高级软件工程师面试题及答案

2026年高级软件工程师面试题及答案一、编程题（共3题，每题20分，总分60分）1.（20分）设计一个高效的LRU（LeastRecentlyUsed）缓存系统要求：-使用链表和哈希表实现，支持get和put操作。-时间复杂度：get和put均为O(1)。-描述数据结构设计，并给出核心代码实现。答案与解析：数据结构设计：-使用哈希表（HashMap）存储键到链表节点的映射，以便O(1)时间查找节点。-使用双向链表（DoublyLinkedList）存储缓存项，最近使用的节点移动到链表头部，最久未使用的节点在链表尾部。核心代码实现（Java示例）：javaclassLRUCache<K,V>{privatefinalintcapacity;privatefinalMap<K,Node>map;privatefinalNodehead,tail;staticclassNode<K,V>{Kkey;Vvalue;Node<K,V>prev,next;Node(Kkey,Vvalue){this.key=key;this.value=value;}}publicLRUCache(intcapacity){this.capacity=capacity;map=newHashMap<>();head=newNode<>(null,null);tail=newNode<>(null,null);head.next=tail;tail.prev=head;}publicVget(Kkey){Node<K,V>node=map.get(key);if(node==null)returnnull;moveToHead(node);returnnode.value;}publicvoidput(Kkey,Vvalue){Node<K,V>node=map.get(key);if(node!=null){node.value=value;moveToHead(node);}else{Node<K,V>newNode=newNode<>(key,value);map.put(key,newNode);addToHead(newNode);if(map.size()>capacity){Node<K,V>tailPrev=removeTail();map.remove(tailPrev.key);}}}privatevoidmoveToHead(Node<K,V>node){removeNode(node);addToHead(node);}privatevoidaddToHead(Node<K,V>node){node.prev=head;node.next=head.next;head.next.prev=node;head.next=node;}privateNode<K,V>removeTail(){Node<K,V>res=tail.prev;removeNode(res);returnres;}privatevoidremoveNode(Node<K,V>node){node.prev.next=node.next;node.next.prev=node.prev;}}解析：-哈希表实现O(1)时间查找，双向链表实现O(1)时间删除和插入。-get操作将节点移动到头部，put操作中若超出容量则删除链表尾部节点。2.（20分）实现一个分布式锁的Python实现要求：-使用Redis实现，支持可重入锁。-描述核心逻辑，并给出代码实现。答案与解析：核心逻辑：-使用Redis的SET命令加锁，并设置过期时间。-可重入锁需记录每个线程持有的锁数量。代码实现（Python示例）：pythonimportredisimportuuidimportthreadingclassRedisLock:def__init__(self,redis_host='localhost',redis_port=6379):self.redis=redis.Redis(host=redis_host,port=redis_port)self.lock_name="my_lock"self.lock_value=Noneself.lock_count=0self.lock_thread=threading.Lock()defacquire(self,timeout=10):self.lock_thread.acquire()try:self.lock_value=str(uuid.uuid4())whileTrue:result=self.redis.setnx(self.lock_name,self.lock_value)ifresult:self.redis.expire(self.lock_name,timeout)self.lock_count=1returnTrueelifself.redis.ttl(self.lock_name)<0:self.redis.expire(self.lock_name,timeout)time.sleep(0.01)finally:self.lock_thread.release()defrelease(self):self.lock_thread.acquire()try:ifself.lock_count>0:self.lock_count-=1ifself.lock_count==0:self.redis.delete(self.lock_name)finally:self.lock_thread.release()解析：-SET命令加锁，并设置过期时间防止死锁。-可重入锁通过`lock_count`记录每个线程持有的锁数量。3.（20分）设计一个高并发的计数器系统要求：-使用Redis实现，支持分布式环境。-描述核心逻辑，并给出代码实现。答案与解析：核心逻辑：-使用Redis的INCR命令实现原子性计数。-支持分布式环境，每个节点共享计数器。代码实现（Python示例）：pythonimportredisclassConcurrentCounter:def__init__(self,redis_host='localhost',redis_port=6379):self.redis=redis.Redis(host=redis_host,port=redis_port)self.counter_key="my_counter"defincrement(self):self.redis.incr(self.counter_key)defget_value(self):returnself.redis.get(self.counter_key)解析：-INCR命令保证原子性，适用于高并发场景。-分布式环境下，所有节点共享同一Redis键。二、系统设计题（共2题，每题20分，总分40分）1.（20分）设计一个短链接系统（如tinyURL）要求：-支持将长链接转换为短链接，并反向解析。-描述系统架构，并给出核心设计思路。答案与解析：系统架构：1.前端服务：接收长链接请求，生成短链接，并缓存结果。2.数据库：存储长链接和短链接的映射关系。3.缓存层：缓存热点短链接，加速查询。核心设计思路：-使用自增ID或哈希算法生成短链接。-数据库存储映射关系，缓存热点数据。伪代码：functiongenerateShortLink(longUrl):iflongUrlincache:returncache[longUrl]id=generateUniqueId()shortUrl=base62Encode(id)cache[longUrl]=shortUrldb.save(longUrl,shortUrl)returnshortUrlfunctiongetLongLink(shortUrl):ifshortUrlincache:returncache[shortUrl]longUrl=db.get(shortUrl)iflongUrl:cache[shortUrl]=longUrlreturnlongUrl解析：-`base62Encode`将ID转换为短字符串（如a-zA-Z0-9）。-缓存热点数据，减少数据库查询。2.（20分）设计一个高并发的秒杀系统要求：-支持高并发请求，防止超卖。-描述系统架构，并给出核心设计思路。答案与解析：系统架构：1.流量控制层：使用限流算法（如令牌桶）。2.缓存层：缓存库存信息，减少数据库压力。3.数据库：使用事务保证数据一致性。4.消息队列：处理异步订单创建。核心设计思路：-使用Redis实现库存原子性扣减。-异步处理订单，防止阻塞主线程。伪代码：function秒杀(longUrl):ifredis.decr("stock")<0:return"库存不足"order=createOrder()redis.incr("stock")mq.send(order)return"秒杀成功"解析：-Redis原子性扣减库存，防止超卖。-消息队列异步处理订单，提高系统吞吐量。三、数据库题（共1题，20分）1.（20分）设计一个社交关系的数据库表结构要求：-支持查询用户的好友关系，以及共同好友。-描述表结构，并给出SQL查询示例。答案与解析：表结构：sqlCREATETABLEfriendships(user_idINT,friend_idINT,created_atTIMESTAMPDEFAULTCURRENT_TIMESTAMP,PRIMARYKEY(user_id,friend_id),FOREIGNKEY(user_id)REFERENCESusers(id),FOREIGNKEY(friend_id)REFERENCESusers(id));SQL查询示例：1.查询用户A的好友：sqlSELECTu.FROMusersuJOINfriendshipsfONu.id=f.friend_idWHEREf.user_id=?;2.查询用户A和用户B的共同好友：sqlSELECTu.FROMusersuJOINfriendshipsf1ONu.id=f1.friend_idJOINfriendshipsf2ONu.id=f2.friend_idWHEREf1.user_id=?ANDf2.user_id=?ANDf1.friend_id=f2.friend_id;解析：-使用双向关系表存储好友关系，避免自环和重复。-共同好友查询通过连接两张表实现。四、综合题（共1题，20分）1.（20分）设计一个分布式任务调度系统要求：-支持定时任务和延迟任务，支持集群部署。-描述核心设计，并给出关键组件。答案与解析：核心设计：1.任务存储：使用Redis或ZooKeeper存储任务元数据。2.调度中心：定期检查任务执行时间，触发任务。3.执行器：分布式执行任务，支持容错。关键组件：-任务