07-场景题与系统设计精选
对应原始资料：
12-BAT/10-企业场景篇
本章把零散知识点串成"系统设计"和"问题排查"的能力，是大厂面试的压轴题。
一、海量数据处理
Q1：10 亿个 int，找出出现次数最多的前 10
- 分治 + HashMap：分批读入，每个 int 计数存 HashMap。
- 内存不够：分文件（hash 取模），每个文件单独统计再合并（MapReduce 思想）。
- Top K：小顶堆（堆大小 10），最后堆里就是 Top 10。
Q2：100 亿 URL，去重
- 布隆过滤器：空间省，有误判率。
- 分片 + HashSet：按 hash 分到多个文件，每个文件内去重。
Q3：10 亿 QQ 号，找中位数
- 桶计数：按高位分到 1024 个桶，统计每个桶大小，定位中位数所在桶。
- 再在该桶内排序/递归。
Q4：海量数据找某个值是否存在
- 布隆过滤器：
Hash + bitmap。 - 若要精确：分片 + 索引。
二、经典系统设计
Q5：设计一个短链系统
- 发号器（雪花/数据库/Redis）生成 62 进制短码。
- 存储：MySQL（长链 + 短码 + 过期）+ Redis 缓存。
- 跳转：查询长链 → 302 重定向（统计点击）。
Q6：设计一个秒杀系统（高频）
见上一章 Q29。核心：
- 前置拦截（CDN、限流、验证码）。
- 库存预热 Redis，原子扣减。
- 异步下单（MQ）。
- 防超卖（Redisson 分布式锁 + DB 唯一约束）。
Q7：设计一个抢红包系统
- 发红包：拆分为 N 份存 Redis List。
- 抢：LPOP + 唯一校验（防重抢）。
- 持久化：异步 MQ 落库。
Q8：设计一个朋友圈 Feed 流
- 推模式（写扩散）：发布时写入所有粉丝收件箱。
- 拉模式（读扩散）：登录时实时拉取关注人最新。
- 推拉结合：大 V 拉，普通用户推。
Q9：设计一个统一登录 SSO
- 中央认证服务器 CAS，登录后发 token。
- 各子系统校验 token（JWT 自包含 / Redis 查询）。
- 单点登出：删 token。
Q10：设计一个限流系统
- 单机：Guava RateLimiter、Sentinel。
- 分布式：Redis + Lua 实现令牌桶/漏桶。
- 网关层：Gateway
RequestRateLimiter。
三、生产问题排查
Q11：线上 OOM 怎么排查
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError自动 dump。- MAT / jvisualvm 打开 hprof。
- 找最大对象 → 看引用链 → 定位泄漏代码。
- arthas
heapdump在线 dump。
Q12：CPU 100% 怎么办
见上一章 Q33。top → top -Hp → printf %x → jstack。
Q13：接口响应慢
- APM（SkyWalking / Pinpoint）看耗时分布。
- 慢 SQL：
SHOW PROCESSLIST、慢查询日志。 - GC：
jstat -gcutil。 - 网络瓶颈、依赖服务慢。
Q14：死锁排查
jstack pid找 "Found Java-level deadlock"。- arthas
thread -b。 - 数据库：
SHOW ENGINE INNODB STATUS。
Q15：消息消费失败堆积
- 看消费者日志，定位失败原因。
- 临时扩容消费者。
- 修复后死信队列人工处理。
四、常用工具清单
| 工具 | 用途 |
|---|---|
| arthas | 在线诊断（watch/trace/heapdump） |
| jstack | 线程堆栈 |
| jstat | GC 统计 |
| jmap | 堆 dump |
| VisualVM / JConsole | 可视化监控 |
| MAT | 堆内存分析 |
| SkyWalking / Zipkin | 链路追踪 |
| Prometheus + Grafana | 指标监控 |
| ELK / Loki | 日志收集 |
| JMeter | 压测 |
| Postman / Apifox | 接口测试 |
五、软技能与项目表达
面试常见提问：
- 「介绍一个你最有挑战的项目」—— 用 STAR 法：Situation 背景、Task 任务、Action 行动、Result 结果。
- 「项目中你解决了什么难题」—— 准备 2-3 个深度故事（性能优化、复杂 bug、架构演进）。
- 「你怎么学习新技术」—— 官方文档 + 源码 + 实战项目。
高频考点速记
- 海量数据：分治 + HashMap + 小顶堆 / 布隆过滤器。
- 秒杀：限流 + Redis 预扣 + MQ 异步 + 唯一约束。
- Feed 流：推（写扩散）/ 拉（读扩散）/ 推拉结合。
- 排查：top → 线程 → jstack / arthas。
- OOM：dump → MAT → 找引用链。
恭喜！你已学完整个教程。最后建议：
- 挑一个综合项目（如资料中的「黑马商城」「微服务综合实战」）从头到尾做一遍。
- 写技术博客总结每个模块。
- 持续刷题 + 复习面试冲刺模块。
- 真正的能力来源于解决问题，多参与开源、多做项目。