Java实习模拟面试｜字节跳动TTS后端校招二面面经：WaitGroup性能优化、分布式锁实现、线程安全LRU与Optional实战深度解析

关键词：字节跳动TTS后端｜WaitGroup原理｜分布式锁｜SETNX｜线程安全LRU｜Java Optional｜高并发优化｜CSDN面经

在字节跳动TTS（Text-to-Speech）后端校招的第二轮技术面试中，面试官聚焦于高并发系统优化、分布式协调、内存数据结构设计三大核心能力。作为支撑亿级语音合成请求的基础设施团队，TTS后端对性能、一致性、资源利用率的要求极为严苛。

本文以高度还原的真实对话形式，完整复现这场60分钟的技术拷打。从百度实习项目深挖，到WaitGroup性能收益量化，再到手撕线程安全LRU缓存，全程贯穿“为什么这么做？有没有更好方案？边界 case 如何处理？” 的工程师思维训练。

无论你目标是字节、腾讯还是其他大模型/AI基础设施团队，这篇面经都将为你提供清晰的技术纵深路径！

1. 介绍在百度干的活

面试官提问：你在百度实习期间具体做了什么？用到了哪些关键技术？

我：
我在百度智能云参与一个多模态内容生成平台的后端开发，核心模块是批量任务调度引擎。用户提交一批文本（比如1000条），系统需要并行调用TTS、图像生成、视频合成等服务，最后聚合结果返回。

技术栈上：

用 Go 写了任务分发器（因高并发需求）；
Java 负责结果聚合、状态管理、OSS存储；
关键优化点：使用sync.WaitGroup控制并发子任务，避免主线程过早返回。

追问：为什么不用 Java 全栈？Go 和 Java 如何通信？

我：
初期全 Java，但发现轻量级协程 + 高并发 I/O场景下，Go 的 goroutine 比 Java 线程更省资源（MB vs KB）。我们通过gRPC实现 Go 调度器与 Java 聚合服务通信，Protobuf 定义统一接口，QPS 提升3倍，P99 延迟从800ms降到200ms。

2. WaitGroup 使用效果与底层原理

面试官提问：你提到用WaitGroup节省了时间，具体节省了多少？为什么要省这些时间？它的底层是怎么实现的？

我：

（1）节省了多少时间？

优化前：串行处理1000个任务，平均耗时12秒（每个任务12ms）；
优化后：并发100 goroutine + WaitGroup，耗时150ms，提速80倍。

（2）为什么要省这些时间？

用户体验：用户等待超过1秒就会感知卡顿；
资源成本：长连接占用网关/DB连接池，影响系统吞吐；
SLA要求：内部P0接口要求 P99 < 500ms。

（3）WaitGroup 底层原理

WaitGroup本质是一个带计数器的信号量，基于atomic + semaphore实现：

Add(delta)：原子增加 counter；
Done()：原子减1，若 counter==0，则释放所有等待的 goroutine；
Wait()：若 counter>0，调用runtime_Semacquire阻塞当前 goroutine。

关键点：它不是锁，而是同步原语，用于协调多个 goroutine 的生命周期。

追问：如果Add()在Wait()之后调用会怎样？

我：
会 panic！因为WaitGroup内部 counter 初始为0，Wait()发现 counter==0 会直接返回。若后续再Add(1)，再Done()，counter 变成 -1，触发panic("sync: negative WaitGroup counter")。

最佳实践：先 Add，再启动 goroutine，最后 Wait。

3–4. 分布式锁与 SETNX 原理

面试官提问：你们系统里有没有用到分布式锁？怎么实现的？

我：
有！在结果文件合并阶段，多个 worker 可能同时完成任务，需保证只有一个能执行最终合并操作。我们用Redis + SETNX实现：

// 伪代码StringlockKey="merge_lock:"+taskId;StringrequestId=UUID.randomUUID().toString();// 获取锁Booleanlocked=redis.set(lockKey,requestId,SET_IF_NOT_EXIST,SET_EXPIRE,30,SECONDS);if(locked){try{// 执行合并逻辑}finally{// 释放锁（Lua脚本保证原子性）redis.eval("if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end",Collections.singletonList(lockKey),Collections.singletonList(requestId));}}

追问：为什么用 Lua 脚本释放锁？直接 DEL 不行吗？

我：
不行！存在误删风险：

线程A获取锁，超时未释放；
线程B获取到同一把锁；
此时线程A执行DEL，会把线程B的锁删掉！

用 Lua 脚本可原子判断+删除：只有 value（requestId）匹配才删除。

SETNX 原理

SETNX key value=SET if Not eXists
Redis 单线程执行，天然原子；
返回 1 表示加锁成功，0 表示已被占用。

缺陷：不支持可重入、锁过期时间难设置（太短易失效，太长易死锁）。

进阶方案：Redlock（多实例）、ZooKeeper（临时顺序节点）。

5. 手撕算法：LRU 缓存

面试官提问：手写一个 LRU（Least Recently Used）缓存，要求 get/put 时间复杂度 O(1)。

我：
使用HashMap + 双向链表组合：

HashMap 存<key, Node>，O(1) 查找；
双向链表维护访问顺序，头为最新，尾为最旧。

classLRUCache{classNode{intkey,val;Nodeprev,next;Node(intk,intv){key=k;val=v;}}privateMap<Integer,Node>cache=newHashMap<>();privateNodehead,tail;privateintcapacity;publicLRUCache(intcapacity){this.capacity=capacity;head=newNode(0,0);tail=newNode(0,0);head.next=tail;tail.prev=head;}privatevoidaddToHead(Nodenode){node.next=head.next;node.prev=head;head.next.prev=node;head.next=node;}privatevoidremoveNode(Nodenode){node.prev.next=node.next;node.next.prev=node.prev;}privatevoidmoveToHead(Nodenode){removeNode(node);addToHead(node);}publicintget(intkey){Nodenode=cache.get(key);if(node==null)return-1;moveToHead(node);returnnode.val;}publicvoidput(intkey,intvalue){Nodenode=cache.get(key);if(node!=null){node.val=value;moveToHead(node);}else{NodenewNode=newNode(key,value);cache.put(key,newNode);addToHead(newNode);if(cache.size()>capacity){Nodelast=tail.prev;removeNode(last);cache.remove(last.key);// ⚠️ 必须移除map中的key！}}}}

面试官追问1：如果要保证线程安全，在哪里加锁？

我：
LRU 的get和put都涉及共享状态修改（链表结构调整 + map更新），必须加锁。有两种方案：

方案一：粗粒度锁

整个类加synchronized或ReentrantLock；
简单但并发度低，所有操作串行。

方案二：读写锁（推荐）

get用readLock()，允许多读；
put用writeLock()，独占写；
提升并发性能。

privatefinalReadWriteLocklock=newReentrantReadWriteLock();publicintget(intkey){lock.readLock().lock();try{/* ... */}finally{lock.readLock().unlock();}}publicvoidput(intkey,intvalue){lock.writeLock().lock();try{/* ... */}finally{lock.writeLock().unlock();}}

注意：即使读操作，也可能触发moveToHead（写链表），所以不能无锁！

面试官追问2：Java 中有没有用过Optional？它解决了什么问题？

我：
当然！Optional<T>是 Java 8 引入的空安全容器，主要解决：

避免NullPointerException；
显式表达“可能为空”的语义；
链式处理空值。

典型用法：

// 传统写法if(user!=null&&user.getAddress()!=null){Stringcity=user.getAddress().getCity();}// Optional 写法Stringcity=Optional.ofNullable(user).map(User::getAddress).map(Address::getCity).orElse("Unknown");

在 LRU 中的应用：

publicOptional<Integer>getOptional(intkey){intval=get(key);returnval==-1?Optional.empty():Optional.of(val);}

这样调用方无需猜测-1是否代表“不存在”，API 更清晰。

总结：字节TTS后端二面考察重点

能力维度	考察点	应对建议
工程优化	WaitGroup 性能收益量化	准备具体数据（QPS/P99/成本）
分布式协调	分布式锁实现细节	掌握 SETNX + Lua 释放 + Redlock
数据结构	LRU 设计与线程安全	手写 HashMap+双向链表，理解锁粒度
现代Java	Optional 使用场景	用函数式风格替代 null 判断