一、面试场景题的本质：考察系统设计能力

在技术面试中，手写发布订阅模式（Pub/Sub）并非单纯考察语法记忆，而是通过具体场景检验候选人对事件驱动架构、解耦设计和扩展性的理解。这类问题常见于中高级开发岗位面试，尤其是需要处理高并发或分布式系统的场景。

1.1 为什么面试官青睐发布订阅？

• 解耦能力：发布者与订阅者无需直接引用，降低模块间耦合度
• 扩展性：支持动态新增订阅者，系统规模可线性增长
• 异步处理：天然支持事件驱动的非阻塞通信
• 实际案例：消息队列（Kafka/RabbitMQ）、前端事件总线、微服务通信等

二、发布订阅模式的核心要素

2.1 模式构成

一个完整的发布订阅系统包含三个核心角色：

1. 事件中心（Event Bus）：管理订阅关系与事件分发
2. 发布者（Publisher）：触发特定主题的事件
3. 订阅者（Subscriber）：监听并处理感兴趣的事件

2.2 关键设计点

• 主题管理：支持动态创建/销毁主题
• 订阅机制：精确匹配（Exact）或模式匹配（Pattern）
• 事件分发：同步/异步处理策略
• 内存管理：避免订阅者泄漏导致的内存膨胀

三、TypeScript实现方案（面试级）

3.1 基础实现代码

class EventBus {
  private topics: Map<string, Function[]> = new Map();
  // 订阅主题
  subscribe(topic: string, callback: Function): void {
    if (!this.topics.has(topic)) {
      this.topics.set(topic, []);
    }
    this.topics.get(topic)?.push(callback);
  }
  // 发布事件
  publish(topic: string, ...args: any[]): void {
    const callbacks = this.topics.get(topic);
    if (callbacks) {
      callbacks.forEach(cb => cb(...args));
    }
  }
  // 取消订阅
  unsubscribe(topic: string, callback: Function): void {
    const callbacks = this.topics.get(topic);
    if (callbacks) {
      const index = callbacks.indexOf(callback);
      if (index > -1) {
        callbacks.splice(index, 1);
      }
    }
  }
}
// 使用示例
const bus = new EventBus();
const handler = (msg: string) => console.log('Received:', msg);
bus.subscribe('news', handler);
bus.publish('news', 'Breaking News!'); // 输出: Received: Breaking News!
bus.unsubscribe('news', handler);

3.2 面试官可能追问的优化点

3.2.1 主题模式匹配

// 支持通配符订阅（如 'news.*'）
class PatternEventBus extends EventBus {
  private patternTopics: Map<string, Function[]> = new Map();
  subscribePattern(pattern: string, callback: Function): void {
    // 实现通配符匹配逻辑
    // 例如将 'news.*' 拆分为 ['news', '*'] 并存储
  }
  publish(topic: string, ...args: any[]): void {
    super.publish(topic, ...args); // 精确匹配
    // 查找匹配的模式主题
    for (const [pattern, callbacks] of this.patternTopics) {
      if (this.matchPattern(topic, pattern)) {
        callbacks.forEach(cb => cb(...args));
      }
    }
  }
  private matchPattern(topic: string, pattern: string): boolean {
    // 实现通配符匹配算法
    return true; // 简化示例
  }
}

3.2.2 异步事件处理

class AsyncEventBus extends EventBus {
  async publish(topic: string, ...args: any[]): Promise<void[]> {
    const callbacks = this.topics.get(topic) || [];
    return Promise.all(callbacks.map(cb => {
      // 自动包装为Promise
      return Promise.resolve(cb(...args));
    }));
  }
}

3.2.3 订阅者生命周期管理

class ManagedEventBus extends EventBus {
  private subscriptions: Map<object, Function[]> = new Map();
  subscribeWithOwner(owner: object, topic: string, callback: Function): void {
    super.subscribe(topic, callback);
    if (!this.subscriptions.has(owner)) {
      this.subscriptions.set(owner, []);
    }
    this.subscriptions.get(owner)?.push(() => {
      super.unsubscribe(topic, callback);
    });
  }
  unsubscribeAll(owner: object): void {
    const unsubscribers = this.subscriptions.get(owner) || [];
    unsubscribers.forEach(unsubscribe => unsubscribe());
    this.subscriptions.delete(owner);
  }
}

四、面试应对策略与常见陷阱

4.1 关键回答要点

1. 明确设计目标：先说明要实现的基础功能（如是否需要通配符、异步支持）
2. 展示扩展思维：主动提及可能需要的优化点（如内存泄漏防护）
3. 代码规范：使用TypeScript增强类型安全，展示工程化思维
4. 边界处理：考虑空主题、重复订阅等异常情况

4.2 常见错误案例

• 错误1：未处理订阅者移除导致的内存泄漏

  // 错误示例：订阅者对象被销毁但回调未移除
  class LeakyBus {
    // ...实现中未提供取消订阅方法
  }

• 错误2：同步发布导致性能问题

  // 错误示例：同步执行所有回调可能阻塞事件循环
  publish(topic: string, ...args: any[]) {
    this.topics.get(topic)?.forEach(cb => cb(...args)); // 无异步处理
  }

• 错误3：线程安全问题（多线程环境）

  // 错误示例：未加锁的并发修改
  class UnsafeBus {
    subscribe(topic: string, cb: Function) {
      this.topics.get(topic).push(cb); // 可能产生竞态条件
    }
  }

五、实际应用场景建议

5.1 前端开发中的实践

• 组件通信：替代Vue/React中的事件总线
• 状态管理：结合Redux/Vuex实现模块化更新
• 插件系统：为扩展点提供事件钩子

5.2 后端系统设计

• 微服务通信：作为服务间解耦的轻量级方案
• 流处理：构建简单的事件流水线
• 监控系统：统一收集各类指标事件

5.3 性能优化技巧

1. 批量发布：合并短时间内相同主题的发布操作
2. 订阅分级：区分高优先级和低优先级事件
3. 背压控制：当订阅者处理过慢时限制发布速率

六、总结与进阶方向

手写发布订阅模式考察的是对解耦设计、事件驱动和系统扩展性的深入理解。完整实现应包含：

• 清晰的订阅管理机制
• 灵活的事件发布接口
• 完善的资源清理方案
• 可扩展的架构设计

进阶学习方向：

1. 研究Kafka等成熟系统的实现原理
2. 对比观察者模式与发布订阅的差异
3. 探索分布式环境下的发布订阅方案（如ZooKeeper协调）

通过系统掌握这些要点，不仅能从容应对面试问题，更能在实际项目中构建出高可维护性的事件驱动系统。