第8讲：架构设计练习题库
核心结论（5条必记）
- 刷题不是目的，理解原理才是 -- 每道题要能说出原理、方案、权衡，不要死记硬背
- 画架构图是基本功 -- 每道题都画架构图，标注核心组件和数据流向
- 准备3个完整案例 -- 从背景、复杂度、方案、效果完整讲述
- 模拟面试很重要 -- 找朋友模拟面试，练习表达和画图
- 持续学习新技术 -- 架构技术在演进，保持学习心态
一、架构思维练习
1. 架构 vs 框架 vs 设计模式
问题： 请解释架构、框架、设计模式的区别，并举例说明。
参考答案：
- 架构：系统整体结构，如微服务架构
- 框架：代码结构，如Spring MVC框架
- 设计模式：类和对象关系，如单例模式
练习：
- [ ] 画出三层架构图
- [ ] 画出微服务架构图
- [ ] 举例说明一个设计模式
2. 架构设计三原则
问题： 请解释架构设计的三个原则，并举例说明什么情况下违反了原则。
参考答案：
- 合适原则：不要追求最牛的架构
- 简单原则：简单 > 复杂
- 演化原则：架构是演化出来的
练习：
- [ ] 分析一个过度设计的案例
- [ ] 分析一个欠设计的案例
- [ ] 举例说明架构是如何演化的
二、高性能练习
3. Reactor模型
问题： 请解释Reactor模型的三种变体，并说明Netty使用哪种模型。
参考答案：
- 单Reactor单线程：简单但会阻塞
- 单Reactor多线程：监听和处理分离
- 主从Reactor：最佳实践，Netty使用
练习：
- [ ] 画出主从Reactor模型图
- [ ] 解释为什么Netty性能好
- [ ] 用Netty实现一个Echo服务器
4. 负载均衡算法
问题： 对比常见负载均衡算法的优缺点和适用场景。
参考答案：
- 随机：简单，分布不均
- 轮询：分布均匀，不考虑性能
- 加权轮询：考虑性能差异
- 最少连接：动态适应
- 一致性哈希：保持会话
练习：
- [ ] 实现加权轮询算法
- [ ] 实现一致性哈希算法
- [ ] 分析不同算法的请求分布
5. 分库分表
问题： 设计一个订单系统的分库分表方案。
参考答案：
分片键：user_id
分片数量：16个库，每个库16个表
路由算法：user_id % 16
为什么选user_id？
-> 大多数查询是按用户查订单
-> 避免跨片查询练习：
- [ ] 设计用户表分片方案
- [ ] 设计订单表分片方案
- [ ] 设计分片后的分页查询方案
6. 缓存架构
问题： 设计一个缓存架构，解决穿透、雪崩、热点问题。
参考答案：
缓存穿透：
-> 布隆过滤器
-> 缓存空值
缓存雪崩：
-> 过期时间加随机值
-> 多级缓存
缓存热点：
-> 互斥锁
-> 永不过期练习：
- [ ] 实现布隆过滤器
- [ ] 实现互斥锁缓存更新
- [ ] 设计多级缓存架构
三、高可用练习
7. CAP定理应用
问题： 分析以下系统应该选CP还是AP，为什么？
- 注册中心
- 配置中心
- 数据库
- 缓存
参考答案：
注册中心：AP（可用性优先）
配置中心：AP（可用性优先）
数据库：CP（一致性优先）
缓存：AP（可用性优先）练习：
- [ ] 分析10个系统的CAP选择
- [ ] 分析为什么注册中心选AP
- [ ] 分析为什么数据库选CP
8. 降级熔断限流
问题： 设计一个电商首页的降级、熔断、限流方案。
参考答案：
限流：全局限流10万QPS
熔断：推荐服务3s超时则熔断
降级：推荐服务挂了返回热门商品练习：
- [ ] 设计秒杀系统的限流方案
- [ ] 设计服务熔断策略
- [ ] 设计降级开关
四、可扩展练习
9. 微服务拆分
问题： 将一个电商单体应用拆分为微服务。
参考答案：
拆分服务：
-> 用户服务
-> 商品服务
-> 订单服务
-> 支付服务
-> 营销服务
每个服务独立数据库
服务间通过RPC或HTTP通信练习：
- [ ] 设计微服务拆分方案
- [ ] 定义服务间接口
- [ ] 设计服务间通信方式
10. 架构演进
问题： 分析一个系统从单体到微服务的演进过程。
参考答案：
阶段1：单体应用
阶段2：垂直拆分（前后端分离）
阶段3：服务化（核心服务独立）
阶段4：微服务（全面拆分）
阶段5：Service Mesh练习：
- [ ] 分析淘宝架构演进
- [ ] 分析Instagram架构演进
- [ ] 设计一个系统的演进路线
五、实战案例练习
11. 秒杀系统设计
问题： 设计一个秒杀系统，支撑100万QPS。
核心复杂度：
1. 高并发：瞬间流量暴增
2. 数据一致性：不能超卖设计方案：
1. 限流：拦截超出容量的请求
2. 缓存：商品信息、库存Redis缓存
3. 异步：下单后异步处理
4. 防超卖：Redis原子扣减
5. 降级：非核心功能降级练习：
- [ ] 画出秒杀系统架构图
- [ ] 设计限流方案
- [ ] 设计防超卖方案
12. Feed流系统设计
问题： 设计一个微博Feed流系统。
核心复杂度：
1. 高并发：大量读写
2. 数据量大：存储压力大
3. 排序：按时间、权重排序设计方案：
1. 写扩散：用户发推时写入粉丝的收件箱
2. 读扩散：用户读取时拉取关注的人的推
3. 混合模式：大V写扩散，普通用户读扩散练习：
- [ ] 设计Feed流存储方案
- [ ] 设计Feed流排序方案
- [ ] 优化大V场景
13. 支付系统设计
问题： 设计一个支付系统。
核心要求：
1. 安全性：资金安全
2. 一致性：账务准确
3. 高可用：7x24稳定设计方案：
1. 幂等性设计
2. 事务一致性（本地消息表）
3. 对账机制
4. 风控系统练习：
- [ ] 设计支付流程
- [ ] 设计幂等性方案
- [ ] 设计对账系统
六、综合练习
14. 架构设计四步法
问题： 用四步法设计一个电商系统。
参考答案：
第一步：识别复杂度
-> 核心复杂度1：高并发
-> 核心复杂度2：数据一致性
第二步：设计备选方案
-> 方案A：单体 + 缓存
-> 方案B：微服务 + MQ
-> 方案C：折中方案
第三步：评估对比
-> 选择方案C
第四步：细化落地
-> 架构图
-> 数据库设计
-> 接口设计练习：
- [ ] 用四步法设计秒杀系统
- [ ] 用四步法设计Feed流系统
- [ ] 用四步法设计支付系统
15. 架构图绘制
练习内容：
- [ ] 画出微服务架构图
- [ ] 画出读写分离架构图
- [ ] 画出分库分表架构图
- [ ] 画出缓存架构图
- [ ] 画出异地多活架构图
七、模拟面试
面试场景1
面试官： "请介绍一下你做过的系统架构"
回答要点：
- 背景：什么系统，解决什么问题
- 架构：技术选型、模块划分
- 挑战：遇到什么问题
- 方案：怎么解决的
- 效果：量化结果
面试场景2
面试官： "为什么选择微服务而不是单体？"
回答要点：
- 团队规模：需要并行开发
- 业务复杂度：单一服务无法应对
- 扩展性：需要独立扩容
- 技术选型：权衡
面试场景3
面试官： "如果让你重新设计，你会怎么改？"
回答要点：
- 回顾原设计的不足
- 提出改进方案
- 说明改进理由
- 体现成长和思考
八、持续学习
推荐资源
书籍：
- 《高性能MySQL》
- 《Designing Data-Intensive Applications》
- 《凤凰架构》
博客：
- 极客时间：从0开始学架构
- 美团技术团队博客
- 阿里云开发者社区
开源项目：
- 分布式事务：Seata
- RPC框架：Dubbo、gRPC
- 服务网格：Istio
实践建议
动手搭建：
- 搭建一个微服务系统
- 搭建一个消息队列
- 搭建一个缓存系统
分析开源：
- 阅读开源项目代码
- 学习架构设计
- 理解技术选型
写技术文章：
- 总结学习心得
- 分享实战经验
- 加深理解
全书总结
架构设计学习路线：
- 基础认知（L1-L2）：架构定义、复杂度、三原则、四步法
- 高性能（L3）：Reactor、负载均衡、数据库、缓存、MQ
- 高可用（L4）：CAP、FMEA、存储高可用、计算高可用、异地多活
- 可扩展（L5）：分层、SOA、微服务、微内核
- 架构实战（L6）：四步法、案例分析、支付系统
- 面试准备（L7）：高频问题、回答技巧
- 练习巩固（L8）：题库、模拟面试
核心能力图谱：
- ✅ 架构设计四步法
- ✅ CAP定理理解与应用
- ✅ FMEA分析方法
- ✅ Reactor模型
- ✅ 读写分离与分库分表
- ✅ 缓存架构设计
- ✅ 消息队列设计
- ✅ 负载均衡
- ✅ 限流熔断降级
- ✅ 异地多活
- ✅ 微服务拆分
- ✅ 架构文档写作
继续加油，架构师之路！