Бэкенд-разработчик Java (Профессиональный уровень)

Экзаменационный билет №1

Теоретическая часть

1. Опишите, как работает механизм транзакций в Spring и какие аннотации используются для управления транзакциями.
2. Что такое микросервисная архитектура и какие её ключевые особенности?

Ответы на теоретическую часть:

1. Механизм транзакций в Spring:
   Spring предоставляет декларативное управление транзакциями через аннотацию @TransactionalОна применяется к классам или методам, чтобы указать, что операция должна выполняться в рамках транзакции.

   • @Transactional автоматически открывает транзакцию перед началом метода и фиксирует изменения после его завершения.
   • Если метод выбрасывает исключение, транзакция откатывается.
   • Можно настраивать propagation (например, REQUIRES_NEWSUPPORTSи isolation level.
    

   2. Микросервисная архитектура:
   Микросервисная архитектура — это подход, при котором приложение состоит из множества небольших автономных сервисов, каждый из которых решает свою конкретную задачу.
   Ключевые особенности:

   • Каждый сервис независим (разработка, развертывание, масштабирование)
   • Обмен данными между сервисами происходит через API (REST, gRPC, сообщения)
   • Используется Service Discovery (Eureka), Config Server, Circuit Breaker
   • Поддерживает CI/CD и контейнеризацию (Docker, Kubernetes)

Практическая часть

Напишите REST контроллер в Spring Boot, который обрабатывает GET-запрос по адресу /users/{id} и возвращает JSON-объект пользователя. Предположите, что у вас есть репозиторий UserRepository с методом Optional<User> findById(Long id).

@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {

    private final UserRepository userRepository;

    public UserController(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }

    @GetMapping("/{id}")
    public ResponseEntity<User> getUserById(@PathVariable Long id) {
        return userRepository.findById(id)
                .map(ResponseEntity::ok)
                .orElseThrow(() -> new RuntimeException("User not found"));
    }
}

Экзаменационный билет №2

Теоретическая часть

1. Что такое OpenAPI / Swagger и зачем они нужны в бэкенд-разработке? Приведите пример использования в Spring Boot.
2. Что такое Circuit Breaker и как он используется в распределённых системах? Какие реализации доступны в Spring Cloud?

Ответы на теоретическую часть:

1. OpenAPI / Swagger:
   OpenAPI — это стандарт описания REST API, позволяющий документировать эндпоинты, параметры, заголовки и типы ответов.
   Swagger UI — инструмент для визуализации этой документации.
   В Spring Boot используется через зависимость springdoc-openapi-ui
   Пример аннотации:

@GetMapping("/hello")
@Operation(summary = "Возвращает приветственное сообщение")
public String sayHello() {
    return "Hello!";
}

      2. Circuit Breaker — паттерн, используемый для повышения отказоустойчивости системы. Он временно блокирует вызовы к нестабильным сервисам, чтобы избежать каскадных сбоев.
Реализации в Spring Cloud:

• Resilience4j
• Hystrix (устаревший)
• Используются аннотации: @CircuitBreaker@Bulkhead@RateLimiter

Практическая часть

Напишите пример конфигурации Spring Security, которая позволяет только авторизованным пользователям с ролью ADMIN получать доступ к эндпоинту /admin/**

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig {

    @Bean
    public SecurityFilterChain filterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
        http
            .authorizeHttpRequests()
                .requestMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN")
                .anyRequest().permitAll()
            .and()
            .httpBasic();
        return http.build();
    }
}

Экзаменационный билет №3

Теоретическая часть

1. Что такое Flyway и как он помогает в управлении миграциями баз данных?
2. Какие преимущества дает использование Docker в профессиональной Java-разработке?

Ответы на теоретическую часть:

1. Flyway:
   Flyway — это инструмент управления версиями баз данных. Позволяет применять SQL-скрипты в определённом порядке при старте приложения.
   Использует файлы миграций с префиксами:

   • V1__init.sql — версионированная миграция
   • R__common.sql — повторяемая миграция

2. Преимущества Docker:

   • Упрощает развертывание приложений
   • Гарантирует одинаковое поведение окружения (dev, staging, prod)
   • Поддерживает изолированность сервисов
   • Интегрируется с Kubernetes и CI/CD
   • Упрощает запуск зависимостей (PostgreSQL, Redis, Kafka)

Практическая часть

Напишите пример Dockerfile для Spring Boot приложения, собранного в виде JAR-файлаapp.jar

FROM openjdk:17-jdk-slim
WORKDIR /app
COPY app.jar app.jar
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "app.jar"]

Экзаменационный билет №4

Теоретическая часть

1. Что такое AOP в Spring и как он может использоваться в бэкенд-приложении? Приведите примеры использования.
2. Как работают JWT-токены и как они интегрируются в Spring Security?

Ответы на теоретическую часть:

1. AOP (Aspect-Oriented Programming):
   AOP позволяет выносить перекрёстную логику (логирование, безопасность, транзакции) в отдельные классы (aspects).
   Используется через @Aspect@Pointcut@Around@Before@After
   Пример: логирование всех HTTP-запросов через @Around с выводом времени выполнения.

1. JWT (JSON Web Token):
   JWT — это stateless токен, содержащий данные о пользователе и подпись.
   Интегрируется через фильтр в Spring Security:

   • Создаётся токен с помощью Jwts.builder()
   • Проверяется через Jwts.parser()
   • Фильтр добавляется в цепочку безопасности

Практическая часть

Реализуйте простой Spring Boot фильтр, который проверяет наличие заголовка X-API-Key и блокирует запрос, если он отсутствует.

@Component
public class ApiKeyFilter extends OncePerRequestFilter {

    private static final String API_KEY_HEADER = "X-API-Key";
    private static final String API_KEY_VALUE = "secret123";

    @Override
    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain filterChain)
            throws ServletException, IOException {
        String apiKey = request.getHeader(API_KEY_HEADER);
        if (apiKey == null || !apiKey.equals(API_KEY_VALUE)) {
            response.sendError(HttpServletResponse.SC_FORBIDDEN, "Invalid or missing API key");
            return;
        }
        filterChain.doFilter(request, response);
    }
}

@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig {

    @Autowired
    private ApiKeyFilter apiKeyFilter;

    @Bean
    public SecurityFilterChain filterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
        http.addFilterBefore(apiKeyFilter, UsernamePasswordAuthenticationFilter.class);
        http.authorizeHttpRequests()
                .anyRequest().authenticated()
            .and()
                .httpBasic();
        return http.build();
    }
}

Экзаменационный билет №5

Теоретическая часть

1. Что такое реактивное программирование и как оно реализовано в Spring WebFlux?
2. В чём разница между Mono и Flux в Reactor? Приведите примеры использования.

Ответы на теоретическую часть:

1. Реактивное программирование в Spring WebFlux:
   Реактивное программирование — это парадигма, ориентированная на асинхронную обработку данных.
   Spring WebFlux основан на Netty и поддерживает реактивную модель.
   Использует Mono и Flux из Reactor, позволяет создавать неблокирующие контроллеры.

2. Разница между Mono и Flux:

   • Mono<T> — представляет 0 или 1 элемент. Используется для одиночных результатов (например, findById()
   • Flux<T> — представляет 0..N элементов. Используется для потоковых данных (например, findAll()

@GetMapping("/user/{id}")
public Mono<User> getUser(@PathVariable Long id) {
    return userService.findById(id);
}

@GetMapping("/users")
public Flux<User> getAllUsers() {
    return userService.findAll();
}

Практическая часть

Напишите пример Spring Boot контроллера, который возвращает Flux<String> с сообщениями, отправляемыми через WebSocket.

@RestController
public class WebSocketController {

    @GetMapping("/ws/messages")
    public Flux<String> getMessages() {
        return Flux.interval(Duration.ofSeconds(1))
                  .map(sequence -> "Сообщение #" + sequence);
    }
}

@Configuration
@EnableWebFlux
public class WebConfig implements WebFluxConfigurer {
    // WebSocket не требует дополнительной настройки для работы с WebFlux
}

Экзаменационный билет №6

Теоретическая часть

1. Что такое Spring Boot Actuator и какие возможности он предоставляет для мониторинга и управления приложением?
2. Какие принципы SOLID вы использовали в своих Java-проектах и как они помогают в проектировании?

Ответы на теоретическую часть:

1. Spring Boot Actuator — это набор конечных точек, которые предоставляют информацию о состоянии работающего приложения. Позволяет:

   • Мониторить здоровье сервиса /actuator/health
   • Получать метрики /actuator/metrics
   • Управлять логированием /actuator/loggers
   • Получать информацию о версии /actuator/info
   • Выполнять graceful shutdown Используется в production-окружениях для диагностики и интеграции с системами мониторинга.

2. SOLID — пять основополагающих принципов объектно-ориентированного проектирования:

   • Single Responsibility Principle — один класс должен иметь только одну причину для изменения.
   • Open-Closed Principle — классы должны быть открыты для расширения, но закрыты для модификации.
   • Liskov Substitution Principle — объекты в программе должны быть заменяемыми на экземпляры их подклассов без нарушения корректности программы.
   • Interface Segregation Principle — клиенты не должны зависеть от методов, которые они не используют.
   • Dependency Inversion Principle — зависимости должны строиться на абстракциях, а не на конкретных реализациях.

Практическая часть

Напишите пример использования @CircuitBreaker в Spring Cloud (например, с Resilience4j), чтобы защитить вызов внешнего микросервиса /api/data

@Service
public class ExternalServiceClient {

    @CircuitBreaker(name = "externalService", fallbackMethod = "fallbackData")
    public String fetchData() {
        // Предположим, что здесь выполняется REST-вызов
        throw new RuntimeException("Внешний сервис недоступен");
    }

    private String fallbackData(Throwable t) {
        return "Fallback response: Service is down";
    }
}

@RestController
@RequestMapping("/data")
public class DataController {

    private final ExternalServiceClient client;

    public DataController(ExternalServiceClient client) {
        this.client = client;
    }

    @GetMapping
    public String getData() {
        return client.fetchData();
    }
}

Экзаменационный билет №7

Теоретическая часть

1. Объясните, что такое CQRS и в каких случаях его стоит применять. Приведите примеры из практики.
2. Что такое Event Sourcing и как он связан с CQRS?

Ответы на теоретическую часть:

1. CQRS (Command Query Responsibility Segregation) — это шаблон архитектуры, который разделяет операции чтения и записи. Это позволяет:

   • Разным моделям данных обслуживать разные задачи
   • Отдельно масштабировать слой чтения и записи
   • Увеличивать производительность и гибкость
    

   Пример: интернет-магазин, где запись заказа происходит через Command, а вывод списка заказов — через отдельный Query сервис.

2. Event Sourcing — подход к хранению состояния системы в виде последовательности событий. Каждое изменение фиксируется как новое событие, и текущее состояние формируется путём воспроизведения всех событий.
   Связан с CQRS тем, что часто используется вместе:

   • CQRS разделает команды и запросы
   • Event Sourcing обеспечивает источник данных для Query-модели

Практическая часть

Реализуйте простую DTO-модель UserDTO и соответствующий контроллер, возвращающий список пользователей по GET-запросу /api/users

public class UserDTO {
    private Long id;
    private String username;
    private String email;

    // Геттеры и сеттеры
}

@RestController
@RequestMapping("/api/users")
public class UserController {

    @GetMapping
    public List<UserDTO> getAllUsers() {
        return List.of(
            new UserDTO(1L, "Alice", "alice@example.com"),
            new UserDTO(2L, "Bob", "bob@example.com")
        );
    }
}

Экзаменационный билет №8

Теоретическая часть

1. Что такое контейнерная оркестровка и как Kubernetes управляет жизненным циклом контейнеров?
2. Как работают транзакции в базах данных и как они управляются в Spring?

Ответы на теоретическую часть:

1. Контейнерная оркестровка — это автоматизация запуска, управления и масштабирования контейнеров.
   Kubernetes управляет:

   • Подами (группа контейнеров)
   • Сервисами (обслуживание сетевых запросов)
   • ReplicaSet / Deployment (обеспечение нужного числа реплик)
   • ConfigMap и Secret (хранение настроек и секретов)

2. Транзакции в БД и Spring:
   Транзакции обеспечивают ACID-гарантии (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability).
   В Spring используются:

   • Аннотация @Transactional
   • Можно указывать propagation (например, REQUIRES_NEWREQUIRED
   • Также можно управлять isolation level, timeout и rollbackFor

Практическая часть

Напишите пример метода репозитория JPA, который удаляет пользователя по ID, и пометьте его как транзакционный.

@Repository
public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {

    @Transactional
    @Modifying
    @Query("DELETE FROM User u WHERE u.id = ?1")
    void deleteById(Long id);
}

Экзаменационный билет №9

Теоретическая часть

1. Что такое CI/CD и как он реализуется в Java-проектах? Приведите примеры инструментов.
2. Охарактеризуйте работу с тестами в профессиональном уровне Spring: JUnit 5, Mockito, интеграционное тестирование.

Ответы на теоретическую часть:

1. CI/CD (Continuous Integration / Continuous Delivery):

   • CI — автоматическое собирание и тестирование кода при каждом коммите
   • CD — автоматическое развертывание в staging или production
     Инструменты:
   • GitHub Actions
   • GitLab CI
   • Jenkins
   • CircleCI

2. Работа с тестами в Spring:

   • JUnit 5 — фреймворк для написания unit-тестов
   • Mockito — инструмент для создания mock-объектов и проверки поведения
   • Интеграционное тестирование — полная проверка работы компонента, включая БД, через @DataJpaTest@WebMvcTest@SpringBootTestTestcontainers

Практическая часть

Напишите юнит-тест с использованием JUnit 5 и Mockito для проверки метода UserService.getUserById()

@ExtendWith(MockitoExtension.class)
public class UserServiceTest {

    @InjectMocks
    private UserService userService;

    @Mock
    private UserRepository userRepository;

    @Test
    void testGetUserById() {
        User user = new User(1L, "John", "john@example.com");
        when(userRepository.findById(1L)).thenReturn(Optional.of(user));

        Optional<User> result = userService.getUserById(1L);

        assertTrue(result.isPresent());
        assertEquals("John", result.get().getName());
        verify(userRepository, times(1)).findById(1L);
    }
}

кзаменационный билет №10

Теоретическая часть

1. Что такое Hexagonal Architecture и как она связана с DDD?
2. В чём разница между @Component@Service@Repository@Controller в Spring?

Ответы на теоретическую часть:

1. Hexagonal Architecture (Ports and Adapters) — это архитектурный подход, при котором бизнес-логика отделена от внешних систем (БД, API, UI).
   Она хорошо сочетается с Domain-Driven Design (DDD), поскольку:

   • Доменная модель находится в центре
   • Все взаимодействия происходят через порты
   • Приложение становится тестируемым и независимым от технологий

2. Аннотации в Spring:

   • @Component — универсальная аннотация для обнаружения и регистрации бинов
   • @Service — специализация @Component, применяется на уровне бизнес-логики
   • @Repository — специализация @Component, применяется на уровне доступа к данным, также переводит SQL-исключения в Spring DAO-исключения
   • @Controller — обрабатывает HTTP-запросы, возвращает View
   • @RestController — комбинация @Controller и @ResponseBodyвозвращает JSON напрямую

Практическая часть

Напишите пример application.yml конфигурации для Spring Boot приложения, подключающего PostgreSQL через Hibernate.

spring:
  datasource:
    url: jdbc:postgresql://localhost:5432/mydb
    username: postgres
    password: mysecretpassword
    driver-class-name: org.postgresql.Driver
  jpa:
    hibernate:
      ddl-auto: update
    show-sql: true
    properties:
      hibernate:
        format_sql: true
        use-new-id-generator-mappings: false
    database-platform: org.hibernate.dialect.PostgreSQLDialect

Экзаменационный билет №11

Теоретическая часть

1. Что такое Event Driven Architecture и как она реализуется в микросервисах? Приведите примеры использования в Spring.
2. Какие задачи решает Service Mesh и как он связан с Istio и Kubernetes?

Ответы на теоретическую часть:

1. Event Driven Architecture (EDA) — это стиль архитектуры, при котором компоненты взаимодействуют через события (event-based). В микросервисах:

   • Позволяет строить слабосвязанные системы
   • Упрощает масштабирование и отказоустойчивость
   • Реализуется через Kafka, RabbitMQ, Spring Cloud Stream
    

   Пример: сервис заказов отправляет событие OrderCreatedEventкоторое обрабатывается сервисом оплаты.

2. Service Mesh — это уровень управления коммуникацией между микросервисами. Он обеспечивает:

   • Трассировку вызовов
   • Балансировку нагрузки
   • Цепочки вызовов
   • Безопасность на уровне сервисов
    

   Istio — один из популярных инструментов Service Mesh, работающий поверх Kubernetes. Он добавляет такие функции, как:

   • Traffic management
   • Security policies
   • Observability

Практическая часть

Напишите пример использования @KafkaListener в Spring Boot для чтения сообщений из топика orders

@Service
public class OrderConsumer {

    @KafkaListener(topics = "orders", groupId = "order-group")
    public void consume(OrderEvent event) {
        System.out.println("Получено событие: " + event);
        // Обработка события
    }
}

@Configuration
@EnableKafka
public class KafkaConfig {
    // Конфигурация Kafka (bootstrap-servers, consumer/producer properties)
}

Экзаменационный билет №12

Теоретическая часть

1. Охарактеризуйте работу с миграциями баз данных через Liquibase. Чем он отличается от Flyway?
2. Что такое Reactive Streams и какие интерфейсы они предоставляют в Java?

Ответы на теоретическую часть:

1. Liquibase — это инструмент управления версиями баз данных. Отличается от Flyway тем, что:

   • Использует XML / YAML / JSON файлы для описания изменений
   • Поддерживает rollback
   • Может работать с любыми СУБД без жёсткой привязки к SQL стандартам
   • Позволяет использовать changelog-файлы с разными типами изменений (createTable, addColumn и др.)

2. Reactive Streams — спецификация для неблокирующего потокового программирования. Интерфейсы:

   • Publisher<T> — источник данных
   • Subscriber<T> — получатель данных
   • Subscription — управление подпиской
   • Processor<T,R> — одновременно Publisher и Subscriber
    

   Эти интерфейсы лежат в основе Reactor (Mono/Flux), RxJava и других реактивных библиотек.

Практическая часть

Напишите пример конфигурации Kafka Producer в Spring Boot через application.yml и Java-код.

spring:
  kafka:
    bootstrap-servers: localhost:9092
    producer:
      key-serializer: org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer
      value-serializer: org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer

@Service
public class KafkaProducerService {

    private final KafkaTemplate<String, String> kafkaTemplate;

    public KafkaProducerService(KafkaTemplate<String, String> kafkaTemplate) {
        this.kafkaTemplate = kafkaTemplate;
    }

    public void sendOrderEvent(String message) {
        kafkaTemplate.send("orders", message);
    }
}

Экзаменационный билет №13

Теоретическая часть

1. Что такое Vault и как он используется для хранения секретов в распределённых системах?
2. Какие метрики можно собирать в Spring Boot с помощью Micrometer?

Ответы на теоретическую часть:

1. Vault — это система для безопасного хранения и управления секретами (токены, пароли, API-ключи). В распределённых системах:

   • Предоставляет динамические секреты
   • Интегрируется через Spring Cloud Config Server
   • Поддерживает шифрование и политики доступа

2. Micrometer — метрический сборщик, поддерживающий Prometheus, Datadog, Atlas и другие системы. В Spring Boot собирает:

   • HTTP-запросы (latency, error rate)
   • JVM-метрики (heap usage, GC time)
   • Тайминги бизнес-операций
   • Счётчики успешных/неудачных операций

Практическая часть

Напишите пример REST контроллера, который сохраняет пользователя в БД через JPA репозиторий.

@RestController
@RequestMapping("/api/users")
public class UserController {

    private final UserRepository userRepository;

    public UserController(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }

    @PostMapping
    public ResponseEntity<User> createUser(@RequestBody User user) {
        User savedUser = userRepository.save(user);
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.CREATED).body(savedUser);
    }
}

@Entity
public class User {

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;
    private String name;
    private String email;

    // Геттеры и сеттеры
}

Экзаменационный билет №14

Теоретическая часть

1. Что такое Clean Architecture и как она применяется в Java-разработке?
2. Как работает механизм @Async в Spring и какие требования предъявляются к его использованию?

Ответы на теоретическую часть:

1. Clean Architecture — это подход к проектированию, где слои разделены по уровням абстракции:

   • Domain Layer — содержит бизнес-правила
   • Application Layer — координирует выполнение use-case'ов
   • Interface Adapters — преобразование данных
   • Framework & Drivers — внешние зависимости (Spring, Hibernate)
    

   Применяется для достижения тестируемости, гибкости и независимости от технологий.

2. @Async позволяет выполнять методы асинхронно, вне основного потока. Работает через proxy и требует:

   • Включения @EnableAsync
   • Настройки пула потоков (TaskExecutor)
   • Не поддерживает вызовы внутри одного класса
   • Методы должны быть публичными

Практическая часть

Напишите пример Spring Boot сервиса, который использует @Async для выполнения длительной операции.

@Service
@EnableAsync
public class BackgroundTaskService {

    @Async
    public void performLongTask() {
        try {
            Thread.sleep(5000);
            System.out.println("Задача завершена");
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}

@RestController
@RequestMapping("/tasks")
public class TaskController {

    private final BackgroundTaskService taskService;

    public TaskController(BackgroundTaskService taskService) {
        this.taskService = taskService;
    }

    @GetMapping("/start")
    public String startTask() {
        taskService.performLongTask();
        return "Задача запущена";
    }
}

Экзаменационный билет №15

Теоретическая часть

1. Что такое Saga Pattern и в чём его отличие от двухфазного коммита?
2. Как реализовать Graceful Shutdown в Spring Boot?

Ответы на теоретическую часть:

1. Saga Pattern — это шаблон распределённых транзакций, где каждая операция имеет обратную (компенсирующую) операцию. Отличается от двухфазного коммита тем, что:

   • Не блокирует ресурсы
   • Делегирует управление транзакцией бизнес-логике
   • Подходит для микросервисов и distributed systems

2. Graceful Shutdown — корректное завершение работы приложения без потери данных. В Spring Boot:

   • Активируется через server.shutdown=graceful в application.yml
   • Используется SpringApplication.exit() или actuator/shutdown
   • Завершает текущие запросы перед остановкой

Практическая часть

Напишите пример конфигурации application.yml с включенным graceful shutdown и logging уровнем INFO.

logging:
  level:
    com.example: INFO

server:
  port: 8080
  shutdown: graceful

spring:
  lifecycle:
    timeout-per-shutdown-phase: 30s