Бэкенд-разработчик C# (Профессиональный уровень)

Экзаменационный билет №1

Теоретическая часть

1. Опишите принципы построения микросервисной архитектуры и перечислите основные компоненты, которые обычно в неё входят.
2. Объясните разницу между async/await и Task.Run в C#. В каких случаях какой подход использовать?

Ответы на теоретическую часть:

1. Микросервисная архитектура строится на основе разделения приложения на независимые сервисы, каждый из которых решает одну бизнес-задачу. Основные компоненты: API Gateway, Service Discovery, Configuration Server, Circuit Breaker, Message Broker, Logging/Monitoring.
2. async/await используется для асинхронного выполнения I/O-bound операций без блокировки потока. Task.Run — для CPU-bound задач, выполняемых в фоновом потоке. async/await применяется для работы с файлами, сетью, БД; Task.Run — для вычислений, требующих ресурсов процессора.

Практическая часть

Реализуйте метод, который принимает список чисел и возвращает только чётные, отсортированные по убыванию. Метод должен быть асинхронным и обрабатывать каждое число в параллельном режиме.

public async Task<List<int>> GetSortedEvensAsync(List<int> numbers)
{
    return await Task.Run(() =>
    {
        return numbers
            .AsParallel()
            .Where(n => n % 2 == 0)
            .OrderByDescending(n => n)
            .ToList();
    });
}

Экзаменационный билет №2

Теоретическая часть

1. Что такое паттерн CQRS и в каких ситуациях его стоит применять?
2. Охарактеризуйте работу Entity Framework Core с миграциями и опишите, как можно их кастомизировать.

Ответы на теоретическую часть:

1. CQRS (Command Query Responsibility Segregation) — это паттерн, разделяющий модель чтения и модель записи. Применяется, когда требуется высокая производительность, сложная бизнес-логика или масштабируемость.
2. EF Core использует миграции для изменения схемы БД. Кастомизация возможна через OnModelCreating, написание своих миграционных операций, использование SQL-скриптов, а также переопределение Generate() метода через собственный MigrationsSqlGenerator.

Практическая часть

Создайте middleware в ASP.NET Core, который логирует время начала запроса и время его завершения (в миллисекундах). Лог должен выводиться в консоль.

public class RequestTimeLoggerMiddleware
{
    private readonly RequestDelegate _next;

    public RequestTimeLoggerMiddleware(RequestDelegate next)
    {
        _next = next;
    }

    public async Task Invoke(HttpContext context)
    {
        var startTime = DateTime.UtcNow;

        await _next(context);

        var endTime = DateTime.UtcNow;
        var duration = (endTime - startTime).TotalMilliseconds;
        Console.WriteLine($"Request {context.Request.Path} took {duration:F2} ms");
    }
}

// регистрация в Program.cs:
app.UseMiddleware<RequestTimeLoggerMiddleware>();

Экзаменационный билет №3

Теоретическая часть

1. Какие преимущества дает использование Docker в современных бэкенд-приложениях?
2. Охарактеризуйте принципы SOLID и приведите примеры их реализации в C#.

Ответы на теоретическую часть:

1. Docker обеспечивает изоляцию окружения, унификацию сред разработки и продакшена, упрощает деплой, позволяет создавать микросервисы, поддерживает CI/CD и масштабирование.
2. SOLID:
   • S — Single Responsibility Principle
   • O — Open-Closed Principle
   • L — Liskov Substitution Principle
   • I — Interface Segregation Principle
   • D — Dependency Inversion Principle
     Пример: использование интерфейсов вместо конкретных классов для зависимости (DIP).

Практическая часть

Напишите REST API контроллер в ASP.NET Core, который возвращает список пользователей из базы данных. Должны быть реализованы методы GET (все пользователи), GET by ID и POST (добавление нового пользователя).

[ApiController]
[Route("[controller]")]
public class UsersController : ControllerBase
{
    private readonly AppDbContext _context;

    public UsersController(AppDbContext context)
    {
        _context = context;
    }

    [HttpGet]
    public async Task<IActionResult> GetAll()
    {
        return Ok(await _context.Users.ToListAsync());
    }

    [HttpGet("{id}")]
    public async Task<IActionResult> GetById(int id)
    {
        var user = await _context.Users.FindAsync(id);
        if (user == null) return NotFound();
        return Ok(user);
    }

    [HttpPost]
    public async Task<IActionResult> Create([FromBody] User user)
    {
        _context.Users.Add(user);
        await _context.SaveChangesAsync();
        return CreatedAtAction(nameof(GetById), new { id = user.Id }, user);
    }
}

Экзаменационный билет №4

Теоретическая часть

1. Охарактеризуйте паттерн Repository и объясните, почему он полезен в проектах с использованием ORM.
2. Что такое JWT и как он используется в защите API?

Ответы на теоретическую часть:

1. Repository инкапсулирует логику доступа к данным и предоставляет абстракцию над ORM. Удобно для тестирования, замены ORM, централизации работы с данными.
2. JWT (JSON Web Token) — это стандарт для передачи данных между сторонами в виде JSON-объекта. Используется для аутентификации и авторизации в stateless системах.

Практическая часть

Создайте простой background worker в .NET, который каждые 5 секунд проверяет наличие новых записей в таблице «Orders» и выводит количество новых заказов в консоль.

public class OrderWorker : BackgroundService
{
    private readonly IServiceScopeFactory _scopeFactory;

    public OrderWorker(IServiceScopeFactory scopeFactory)
    {
        _scopeFactory = scopeFactory;
    }

    protected override async Task ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken)
    {
        while (!stoppingToken.IsCancellationRequested)
        {
            using var scope = _scopeFactory.CreateScope();
            var context = scope.ServiceProvider.GetRequiredService<AppDbContext>();

            var newOrdersCount = await context.Orders
                .CountAsync(o => o.CreatedAt > DateTime.UtcNow.AddSeconds(-5), stoppingToken);

            Console.WriteLine($"New orders in last 5 sec: {newOrdersCount}");

            await Task.Delay(5000, stoppingToken);
        }
    }
}

Экзаменационный билет №5

Теоретическая часть

1. Какие существуют виды тестирования в разработке ПО и какие из них чаще всего используются в бэкенд-разработке?
2. Охарактеризуйте механизм DI в ASP.NET Core и перечислите жизненные циклы сервисов.

Ответы на теоретическую часть:

1. Unit-тестирование, интеграционное, системное, нагрузочное, acceptance-тестирование. В бэкенде наиболее распространены unit- и интеграционное тестирование.
2. DI в ASP.NET Core — это встроенный контейнер, позволяющий внедрять зависимости. Жизненные циклы: Singleton (один экземпляр на приложение), Scoped (один экземпляр на запрос), Transient (новый экземпляр каждый раз).

Практическая часть

Создайте unit-тест с использованием xUnit и Moq, который проверяет корректную работу метода GetUserById сервиса UserService

public class UserServiceTests
{
    [Fact]
    public async Task GetUserById_ReturnsCorrectUser()
    {
        // Arrange
        var mockRepo = new Mock<IUserRepository>();
        mockRepo.Setup(r => r.GetUserByIdAsync(1)).ReturnsAsync(new User { Id = 1, Name = "John" });

        var service = new UserService(mockRepo.Object);

        // Act
        var result = await service.GetUserById(1);

        // Assert
        Assert.NotNull(result);
        Assert.Equal("John", result.Name);
    }
}

Экзаменационный билет №6

Теоретическая часть

1. Охарактеризуйте паттерн Mediator и объясните, в каких сценариях он особенно полезен.
2. Что такое OpenTelemetry и как он используется в микросервисных архитектурах?

Ответы на теоретическую часть:

1. Mediator — это паттерн, позволяющий уменьшить связанность между компонентами, направляя взаимодействие через посредника. Полезен при сложной логике обработки команд и запросов, особенно в CQRS-архитектуре.
2. OpenTelemetry — это набор инструментов для сбора телеметрии (логов, метрик, трейсов) в распределённых системах. Используется для мониторинга и диагностики производительности микросервисов.

Практическая часть

Реализуйте метод валидации модели пользователя с использованием FluentValidation в ASP.NET Core. Валидация должна проверять, что имя не пустое и длина пароля не менее 8 символов.

public class UserValidator : AbstractValidator<UserDto>
{
    public UserValidator()
    {
        RuleFor(u => u.Username).NotEmpty().WithMessage("Имя пользователя не может быть пустым");
        RuleFor(u => u.Password).MinimumLength(8).WithMessage("Пароль должен содержать минимум 8 символов");
    }
}

// Регистрация в Program.cs:
builder.Services.AddValidatorsFromAssemblyContaining<UserValidator>();

Экзаменационный билет №7

Теоретическая часть

1. Объясните разницу между REST и gRPC. Какой из них предпочтителен в high-load системах и почему?
2. Что такое CAP-теорема и как она влияет на выбор архитектуры распределённых систем?

Ответы на теоретическую часть:

1. REST использует HTTP и JSON, gRPC — Protobuf и работает поверх HTTP/2. gRPC предпочтителен в high-load системах из-за меньшего размера сообщений и поддержки streaming.
2. CAP-теорема утверждает, что в распределённой системе можно одновременно обеспечить только два из трёх свойств: согласованность, доступность, устойчивость к разделению сети. Это влияет на выбор между строгой консистентностью и отказоустойчивостью.

Практическая часть

Создайте middleware в ASP.NET Core, который добавляет к каждому ответу заголовок X-Server-Timeсо значением текущего времени сервера.

public class ServerTimeMiddleware
{
    private readonly RequestDelegate _next;

    public ServerTimeMiddleware(RequestDelegate next)
    {
        _next = next;
    }

    public async Task Invoke(HttpContext context)
    {
        await _next(context);
        context.Response.Headers.Add("X-Server-Time", DateTime.Now.ToString("o"));
    }
}

Экзаменационный билет №8

Теоретическая часть

1. Что такое event sourcing и как он отличается от традиционного подхода к хранению состояния системы?
2. Объясните назначение и использование IHostedService в .NET.

Ответы на теоретическую часть:

1. Event sourcing — это подход, при котором состояние системы хранится как последовательность событий, а не как текущее значение. Отличается возможностью восстановления состояния на любой момент времени и сложностью чтения.
2. IHostedService используется для запуска фоновых задач, зависящих от жизненного цикла приложения. Реализуется через StartAsync и StopAsync.

Практическая часть

Создайте background задачу, которая каждые 30 секунд очищает временную директорию /tmp/cacheесли она существует.

public class CacheCleanupService : IHostedService, IDisposable
{
    private Timer _timer;

    public Task StartAsync(CancellationToken ct)
    {
        _timer = new Timer(DoCleanup, null, TimeSpan.Zero, TimeSpan.FromSeconds(30));
        return Task.CompletedTask;
    }

    private void DoCleanup(object state)
    {
        var path = "/tmp/cache";
        if (Directory.Exists(path))
        {
            foreach (var file in Directory.GetFiles(path))
                File.Delete(file);
        }
    }

    public Task StopAsync(CancellationToken ct)
    {
        _timer?.Change(Timeout.Infinite, 0);
        return Task.CompletedTask;
    }

    public void Dispose() => _timer?.Dispose();
}

Экзаменационный билет №9

Теоретическая часть

1. Как реализуется пагинация в REST API? Приведите пример URL и структуры ответа.
2. Что такое circuit breaker и как он помогает в микросервисных архитектурах?

Ответы на теоретическую часть:

1. Пагинация реализуется через параметры page и pageSizeПример URL: /api/users?page=2&pageSize=20. Пример ответа: { items: [...], total: 150 }
2. Circuit breaker — это паттерн, предотвращающий повторные попытки вызова неотвечающего сервиса. Позволяет повысить отказоустойчивость и избежать cascading failure.

Практическая часть

Напишите метод, который принимает список пользователей и фильтрует их по возрасту (например, старше 18 лет), применяя LINQ и возвращая результат в виде DTO.

public class UserDto
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}

public List<UserDto> GetAdultUsers(List<User> users)
{
    return users
        .Where(u => u.Age > 18)
        .Select(u => new UserDto { Name = u.Name, Age = u.Age })
        .ToList();
}

Экзаменационный билет №10

Теоретическая часть

1. Что такое health checks в ASP.NET Core и как они используются в production-системах?
2. Охарактеризуйте принцип работы Entity Framework Core при lazy loading и eager loading.

Ответы на теоретическую часть:

1. Health checks — это механизм проверки работоспособности сервиса. Используются в orchestration (Kubernetes), мониторинге и автоматическом переключении трафика.
2. Lazy loading подгружает связанные данные по требованию (через virtual-свойства), eager loading — сразу при запросе основной сущности через .Include()

Практическая часть

Создайте простой API контроллер, который принимает POST-запрос с текстом и возвращает его в верхнем регистре.

[ApiController]
[Route("[controller]")]
public class TextController : ControllerBase
{
    [HttpPost]
    public IActionResult ToUpper([FromBody] string text)
    {
        return Ok(text.ToUpper());
    }
}

Экзаменационный билет №11

Теоретическая часть

1. Объясните, что такое паттерн Specification и в каких сценариях он применяется в бэкенд-разработке.
2. Что такое distributed tracing и как он помогает в диагностике микросервисных приложений?

Ответы на теоретическую часть:

1. Паттерн Specification используется для инкапсуляции бизнес-правил в виде переиспользуемых условий. Применяется в доменных моделях и репозиториях для фильтрации данных на уровне бизнес-логики.
2. Distributed tracing — это механизм отслеживания жизненного цикла запроса между несколькими сервисами. Используется для диагностики производительности, выявления узких мест и анализа логики работы распределённых систем.

Практическая часть

Создайте метод, который принимает список пользователей и фильтрует их по активности IsActive == trueи возрасту старше 21 года, используя LINQ и возвращая отсортированный список по имени.

public class User
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    public bool IsActive { get; set; }
}

public List<User> GetFilteredUsers(List<User> users)
{
    return users
        .Where(u => u.IsActive && u.Age > 21)
        .OrderBy(u => u.Name)
        .ToList();
}

Экзаменационный билет №12

Теоретическая часть

1. Охарактеризуйте принципы Domain-Driven Design (DDD) и перечислите основные элементы этой парадигмы.
2. Как работает middleware pipeline в ASP.NET Core и какие задачи он решает?

Ответы на теоретическую часть:

1. DDD — это подход к разработке сложных систем через тесное сотрудничество с предметной областью. Основные элементы: Entity, Value Object, Aggregate Root, Repository, Service, Domain Event.
2. Middleware pipeline — это последовательность компонентов, обрабатывающих HTTP-запросы и ответы. Он позволяет реализовать логику аутентификации, маршрутизации, обработки ошибок, логгирования и другие cross-cutting concerns.

Практическая часть

Реализуйте простой API контроллер, который обрабатывает POST-запрос с моделью ProductDtoи возвращает HTTP-ответ 201 Created с тем же объектом.

[ApiController]
[Route("[controller]")]
public class ProductsController : ControllerBase
{
    [HttpPost]
    public IActionResult Create([FromBody] ProductDto dto)
    {
        return CreatedAtAction(nameof(Create), new { id = dto.Id }, dto);
    }
}

public class ProductDto
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public decimal Price { get; set; }
}

Экзаменационный билет №13

Теоретическая часть

1. В чём отличие между message broker и service mesh? Приведите примеры использования каждого из них.
2. Что такое source generators в C# 10+ и зачем они нужны?

Ответы на теоретическую часть:

1. Message broker (например, Kafka, RabbitMQ) используется для обмена сообщениями между сервисами. Service mesh (например, Istio, Linkerd) управляет сетевыми взаимодействиями между микросервисами.
2. Source generators — это возможность генерировать код на этапе компиляции, чтобы уменьшить overhead во время выполнения. Полезны для оптимизации сериализации, DI, маршрутов и других частей кода.

Практическая часть

Напишите unit-тест с использованием xUnit и Moq, который проверяет вызов метода SaveChanges в контексте EF Core.

public class AppDbContextTests
{
    [Fact]
    public void SaveChanges_ShouldBeCalled_WhenUserAdded()
    {
        var mockContext = new Mock<AppDbContext>(new DbContextOptionsBuilder<AppDbContext>().Options);
        mockContext.Setup(c => c.SaveChanges()).Verifiable();

        var user = new User { Name = "Alice" };
        mockContext.Object.Users.Add(user);
        mockContext.Object.SaveChanges();

        mockContext.Verify(c => c.SaveChanges(), Times.Once());
    }
}

Экзаменационный билет №14

Теоретическая часть

1. Что такое AOT-компиляция в .NET и какие преимущества она даёт?
2. Объясните назначение и использование IAsyncEnumerable в C#.

Ответы на теоретическую часть:

1. AOT (Ahead-of-Time) компиляция преобразует IL-код в нативный на этапе сборки. Преимущества: ускорение запуска, снижение потребления памяти, уменьшение размера runtime.
2. IAsyncEnumerable — это интерфейс, позволяющий асинхронно перечислять коллекцию по мере получения элементов. Используется в streaming сценариях, например, при чтении больших файлов или потоках данных.

Практическая часть

Создайте метод, который асинхронно считывает строки из файла и выводит их в консоль построчно.

public async Task ReadFileAsync(string filePath)
{
    using var reader = File.OpenText(filePath);
    string line;
    while ((line = await reader.ReadLineAsync()) != null)
    {
        Console.WriteLine(line);
    }
}

Экзаменационный билет №15

Теоретическая часть

1. Что такое multi-tenancy и какие стратегии её реализации существуют в enterprise-приложениях?
2. Охарактеризуйте работу Polly в части retry и circuit breaker политик.

Ответы на теоретическую часть:

1. Multi-tenancy — это архитектурный подход, позволяющий одному экземпляру приложения обслуживать несколько клиентов. Стратегии: отдельная БД на tenant, общая БД с разделением по TenantId, shared schema с row-level security.
2. Polly — это библиотека resilience и transient-fault handling. Retry политика повторяет операцию при ошибках. Circuit breaker временно блокирует вызовы при множестве неудачных попыток, предотвращая cascading failure.

Практическая часть

Создайте метод, который принимает строку и возвращает количество слов, содержащих более 5 букв.

public int CountLongWords(string input)
{
    if (string.IsNullOrWhiteSpace(input)) return 0;

    return input
        .Split(' ', StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries)
        .Count(word => word.Length > 5);
}