首頁 » 面試題庫 » 後端 » 高級(Senior) – 後端工程師面試問題彙總-20240515

最近OpenAI推出了GPT-4o模型,用AI整理了些後端工程師在技術面試時可能會遇到的問題。依等級分為入門級(Beginner)、初級(Junior)、中級(Intermediate)及高級(Senior),也有分散式任務及身份驗證機制專章。答案僅供參考,請搭配其他資料服用。

高級(Senior)

1. 如何在Django中實現自定義的用戶認證系統?

  • Django提供了內建的用戶認證系統,可以通過擴展AbstractUserAbstractBaseUser來自定義用戶模型。
  • 步驟

創建自定義用戶模型:擴展AbstractBaseUser和PermissionsMixin來創建自定義用戶模型。

from django.contrib.auth.models import AbstractBaseUser, BaseUserManager, PermissionsMixin
from django.db import models

class CustomUserManager(BaseUserManager):
    def create_user(self, email, password=None, **extra_fields):
        if not email:
            raise ValueError('The Email field must be set')
        email = self.normalize_email(email)
        user = self.model(email=email, **extra_fields)
        user.set_password(password)
        user.save(using=self._db)
        return user

    def create_superuser(self, email, password=None, **extra_fields):
        extra_fields.setdefault('is_staff', True)
        extra_fields.setdefault('is_superuser', True)
        return self.create_user(email, password, **extra_fields)

class CustomUser(AbstractBaseUser, PermissionsMixin):
    email = models.EmailField(unique=True)
    first_name = models.CharField(max_length=30)
    last_name = models.CharField(max_length=30)
    is_staff = models.BooleanField(default=False)
    is_active = models.BooleanField(default=True)
    date_joined = models.DateTimeField(auto_now_add=True)

    objects = CustomUserManager()

    USERNAME_FIELD = 'email'
    REQUIRED_FIELDS = ['first_name', 'last_name']

    def __str__(self):
        return self.email

更新設定檔案:在settings.py中指定新的自定義用戶模型。

AUTH_USER_MODEL = 'myapp.CustomUser'

創建和更新遷移

python manage.py makemigrations
python manage.py migrate

更新表單和視圖:使用自定義用戶模型來處理用戶註冊和登錄。

# forms.py
from django import forms
from django.contrib.auth.forms import UserCreationForm
from .models import CustomUser

class CustomUserCreationForm(UserCreationForm):
    class Meta:
        model = CustomUser
        fields = ['email', 'first_name', 'last_name']

# views.py
from django.shortcuts import render, redirect
from django.contrib.auth import login
from .forms import CustomUserCreationForm

def register(request):
    if request.method == 'POST':
        form = CustomUserCreationForm(request.POST)
        if form.is_valid():
            user = form.save()
            login(request, user)
            return redirect('home')
    else:
        form = CustomUserCreationForm()
    return render(request, 'register.html', {'form': form})

設置URL

# urls.py
from django.urls import path
from .views import register

urlpatterns = [
    path('register/', register, name='register'),
]

2. 請解釋資料庫事務(Transaction),並說明如何在Django中使用事務?

  • 資料庫事務(Transaction)
    • 事務是一系列由數據庫管理系統(DBMS)作為一個工作單元來執行的順序操作。
    • 事務的四個基本特性(ACID):原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔離性(Isolation)和持久性(Durability)。
  • 事務在Django中的應用:

Django提供了transaction模塊來管理事務。

使用@transaction.atomic裝飾器:確保整個函數中的操作作為一個事務執行。

from django.db import transaction

@transaction.atomic
def create_order(user, product, quantity):
    order = Order.objects.create(user=user, product=product, quantity=quantity)
    inventory = Inventory.objects.select_for_update().get(product=product)
    if inventory.stock < quantity:
        raise ValueError("Not enough stock")
    inventory.stock -= quantity
    inventory.save()
    return order

使用顯式事務塊:用with transaction.atomic():來手動控制事務範圍。

from django.db import transaction

def create_order(user, product, quantity):
    with transaction.atomic():
        order = Order.objects.create(user=user, product=product, quantity=quantity)
        inventory = Inventory.objects.select_for_update().get(product=product)
        if inventory.stock < quantity:
            raise ValueError("Not enough stock")
        inventory.stock -= quantity
        inventory.save()
    return order

3. 在高併發場景下,如何優化資料庫訪問?

  • 使用索引:在常用查詢字段上創建索引,加速查詢速度。
  • 查詢優化:避免不必要的查詢和大範圍查詢,使用合適的查詢條件。
  • 水平和垂直分片
    • 水平分片(Sharding):將數據分片存儲在多個數據庫服務器上,每片包含不同範圍的數據。
    • 垂直分片:將不同的表或不同類型的數據分片至不同的數據庫。
  • 使用緩存
    • Redis或Memcached:對頻繁訪問的數據進行緩存,減少對資料庫的直接查詢。
  • 讀寫分離
    • 將讀操作和寫操作分配到不同的數據庫服務器上,減少主數據庫的讀取壓力。
  • 使用批量操作
    • 批量插入、更新或刪除數據,減少多次交互帶來的開銷。
  • 適當的事務處理
    • 減少鎖住資源的時間,使用事務只在必要的操作上。
  • 優化連接池
    • 調整數據庫連接池的大小,確保資源的高效利用。

4. 如何設計一個可擴展和高可用的RESTful API?

  • 架構設計
    • 微服務架構:將系統拆分成小而獨立的服務,每個服務負責一個具體的功能。
  • 高可用性
    • 冗餘和容錯:通過多實例部署確保服務的冗餘,使用負載均衡器(如NGINX)來分攤流量。
    • 數據庫高可用:使用資料庫集群和主從複製確保數據庫的高可用性。
  • 水平擴展
    • 自動擴展:使用容器化方案(如Docker、Kubernetes)來實現自動擴展和縮減。
  • 緩存機制
    • 使用分布式緩存:如Redis或Memcached,減少資料庫查詢壓力。
    • HTTP緩存:使用HTTP頭部(如ETagCache-Control)來控制API響應的緩存。
  • 身份認證和授權
    • 使用JWT或OAuth2.0來實現分布式的身份認證和授權。
  • API版本化
    • 使用URL或HTTP頭部來實現API版本管理(如/api/v1/)。
  • 日誌和監控
    • 集成日誌系統(如ELK堆棧)和監控工具(如Prometheus、Grafana)來實時監控API的健康狀況和性能指標。
  • 錯誤處理和重試機制
    • 設計穩健的錯誤處理機制,對臨時性錯誤進行重試。
  • 文檔和測試
    • 使用OpenAPI(Swagger)來生成API文檔,並進行全面的自動化測試。

5. 什麼是OAuth,OAuth 2.0的基本流程?

  • OAuth是什麼
    • OAuth(Open Authorization)是一種開放標準,允許第三方應用有限制地訪問用戶資源,無需用戶將其憑證(如密碼)告訴第三方應用。
  • OAuth 2.0的基本流程
    1. 授權請求:用戶在第三方應用啟動OAuth授權流程,獲取授權碼(Authorization Code)。
    2. 授權獲取:使用授權碼從授權服務器獲取訪問令牌(Access Token)。
    3. 資源訪問:使用訪問令牌來訪問受保護的資源。

6. 在Django中如何實現應用的分布式任務調度?

  • 使用Celery進行分布式任務調度。
  • 步驟

安裝Celery和消息代理(如Redis)

pip install celery redis

配置Celery

# project/celery.py
from __future__ import absolute_import
import os
from celery import Celery

os.environ.setdefault('DJANGO_SETTINGS_MODULE', 'project.settings')
app = Celery('project')
app.config_from_object('django.conf:settings', namespace='CELERY')
app.autodiscover_tasks()

# project/__init__.py
from __future__ import absolute_import, unicode_literals

# This will make sure the app is always imported when Django starts
from .celery import app as celery_app

__all__ = ('celery_app',)

設置Django設定文件

# settings.py
CELERY_BROKER_URL = 'redis://localhost:6379/0'
CELERY_RESULT_BACKEND = 'redis://localhost:6379/0'

創建任務

# myapp/tasks.py
from celery import shared_task

@shared_task
def add(x, y):
    return x + y

調用任務

from myapp.tasks import add

result = add.delay(4, 4)
print(f'Task result: {result.get(timeout=10)}')

運行celery worker

celery -A project worker --loglevel=info


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