Java架构师进阶之路——系统设计面试之前需要知道的八件事

素颜马尾好姑娘i 2024-04-07 13:16 20阅读 0赞

面试准备中最常见的问题是什么？ 我可以立即告诉你：如何准备系统设计面试？

很多人害怕系统设计面试，因为没有一定的模式用于准备，问题相当灵活和不可预测。 另外，系统设计的问题通常是开放式的，没有标准或正确的答案，这使得准备过程更加困难。

我们已经花了整整一个月的时间来编写本指南，在系统设计面试之前告诉你一些你应该知道的事情，同时让你更加无忧无虑，因为系统设计面试并不像许多人想象的那样困难，一定的方式绝对可以帮助你适应它。

### 一. 系统设计面试中评估什么？ ###

我们都知道，编程面试的重点是候选人的基本知识，所以会测试他的一般技术能力和分析能力。

但是，很少有人能清楚地说出系统设计面试的目的。所以在查看提示之前，最好从面试官的角度来理解系统设计面试。

在系统设计面试中，候选人经常被要求设计一个新的系统来解决一个开放式的问题，比如设计短网址服务。有时候这个问题可能相当普遍，比如你如何为 Youtube 设计推荐系统。

在这个过程中，讨论是核心。候选人更有可能主导对话，并和面试官讨论概要组件，细节，优点和缺点，以及一切。

与编程面试相比，系统设计面试更像软件工程师的日常工作。

面试时，主要评估你的沟通和解决问题的能力。给定一个开放的问题，你如何分析这个问题，你如何一步一步解决问题，你如何解释你的想法并与他人讨论，如何评估你的系统并优化它，是面试官最关心的。

所以让我们看看你能做些什么准备。

### 二. 亲自做项目 ###

准备系统设计面试的最好方法是始终贯穿真实的项目和实践。很多人提前六个月或一年开始准备过程，这绝对是你的最佳实践。

我们看到的一个共同的模式是，你拥有的实践经验越多，在系统设计面试时就越好。这很容易理解，因为这些系统设计问题都来自现实生活中的产品，而那些从事过许多项目的人往往对这些问题有更好的理解，或者这只是他们之前解决的问题之一。

当被要求设计 Youtube 推荐系统时，它与其他许多推荐系统类似，因为很多概念在这里都很常见，

如果你有推荐经验，或者你已经阅读了一些文章/书籍或者思考过，你至少应该能够提出一些初步的想法。

如果你不知道要做什么，这里给你一些建议：

建立一个小型服务/产品来解决一个真正的问题 在 Github 上贡献开源项目 找到你喜欢的机器学习，网络等主题，并搜索一些你可以使用的项目 真正重要的是去做一些现实生活中的项目。你可能需要很长时间才能看到改进，但是在那个时候，你会注意到面试问题是多么的简单。而且，从长远来看，你将从中受益良多。

### 三. 熟悉基本知识 ###

我不记得我强调了多少次，但这对于系统设计面试非常重要。由于系统设计问题是开放式的，可能涵盖许多技术领域，这里的基本知识远不止是数据结构和算法。

首先，毫无疑问，你应该非常擅长数据结构和算法。以短网址服务为例，如果你不清楚散列，时间/空间复杂度分析，你将无法提出一个好的解决方案。

通常情况下，在时间和内存效率之间有一个权衡，你必须非常精通大 O 分析才能把所有东西都弄清楚。

还有其他一些你最好熟悉的东西，尽管可能不会在面试中涉及。

*  **抽象** 。系统设计面试是一个非常重要的话题。你应该清楚如何抽象系统，什么是可见的和不可见的其他组件，以及它背后的逻辑是什么。面向对象编程也是很重要的。
 *  **数据库** 。你应该清楚关于像关系数据库这样的基本概念。取决于你的水平（应届生或经验丰富的工程师），了解 NoSQL 可能是一个加分项。
 *  **网络** 。你应该能够清楚地解释，当你在浏览器中键入gainlo.co时会发生什么。例如应该清楚 DNS 查找和 HTTP。
 *  **并发** 。如果你能够识别系统中的并发问题，并告诉面试官如何解决这个问题，那将是非常棒的。有时候这个话题可能很难，但是需要了解一些基本的概念，比如说竞态条件，死锁是底线。
 *  **操作系统** 。有时你与面试官的讨论可能会非常深入，这时最好知道操作系统在底层如何工作。
 *  **机器学习** （可选）。你不需要成为专家，但是一些基本的概念，如特征选择，通常 ML 算法的工作方式，最好熟悉它们。
 *  **请记住** ，重点在于要求你从头开始学习所有这些东西，这可能需要一年多的时间。真正重要的是每个主题背后的基本概念。例如，如果在面试中不能实现神经网络，那么完全没问题，但是你应该可以用一个句子解释它。

### 四. 自顶向下和模块化 ###

这是解决系统设计问题的一般策略，也是向面试官解释的方法。最糟糕的情况是总是立即深入，只会把事情弄得一团糟。

相反，从概要想法开始，然后一步一步地弄清细节总是不错的，所以这应该是自顶向下的方法。为什么？因为许多系统设计的问题是非常普遍的，没有大方向就无法解决。

以 Youtube 推荐系统为例。我可能会首先把它分成前端和后端（面试官可能只会要求后端或特定部分，但我会涵盖整个系统让你明白）。对于后端，流程可以分为三步：收集用户数据（如他观看的视频，位置，偏好等），离线流水线生成推荐，并存储数据并提供给前端。然后，我们可以深入每个具体组件。

对于用户数据，我们可以列出我们认为的，与用户可能喜欢的视频相关的功能。对于流水线，我们可以讨论如何训练数据集等。我们可以做得更深入。由于Youtube 拥有巨大的数据集，离线流水线必须运行大量的数据，那么可能会使用 MapReduce 或 Hadoop。

我们可以通过逐层深入来继续这种分析，但我想在这里解释的想法是，你应该总是有一个大方向。

另一个技巧是模块化。就像我上面所说的，最好把系统分成不同的组件，这在现实生活中也是很好的做法。模块化不仅可以使你的设计对你和面试官更清晰，而且使测试更容易。

### 五. 优点和缺点 ###

系统设计问题通常没有太多的限制。 因此，好的解决方案和不好的解决方案之间没有明确的界限。 在这种情况下，你有责任了解不同情况下的最佳方法。

最常见的权衡是在时间和内存之间。 你可以直接告诉面试官每个解决方案的优缺点，并要求他澄清你有多少内存的限制。

另外被要求优化系统的时候，你也可以把一些常见的约束放在那里，例如，如果你正在为驾照设计一些东西，你可以告诉面试官，假设驾照的最大长度可能是七是合理的， 通过这种方式，你可以将所有驾照存储在内存中，从而可以进一步优化系统。

### 六. 估计 ###