Perguntas frequentes da entrevista sobre classes de coleção em Java (Parte 1)

Sem dúvida, coleções em Java são uma área muito importante, e perguntas sobre coleções serão feitas em entrevistas tanto para programadores novos quanto para programadores experientes. O tema é tão vasto que é quase impossível abordá-lo inteiramente. Ainda assim, com base em minhas entrevistas anteriores, tentarei listar o máximo possível de BOAS perguntas para as quais você deve estar preparado. As questões serão complexas e simples, portanto, se a questão parecer muito primitiva para você, não esqueça que ela é perfeita para um programador menos experiente.

Perguntas neste artigo:

Problemas gerais

1. O que são coleções em Java? Liste suas vantagens
2. Conte-nos sobre a hierarquia da coleção
3. Por que as coleções não herdam interfaces Cloneablee Serializable?
4. Por que Mapa interface não herda a interface Collection?

Perguntas sobre listas

5. Por que usamos listas? Quais classes principais implementam a interface List?
6. Como converter um array de strings em ArrayList?
7. Como ordenar uma lista na ordem inversa?

Perguntas sobre conjuntos

8. Por que usamos conjuntos? Quais classes principais implementam a interface Set?
9. Como os elementos são armazenados HashSet?
10. Um elemento pode nullser adicionado a TreeSetou HashSet?

Perguntas sobre dicionários

11. Por que usamos dicionários? Quais classes principais implementam a interface Map?
12. O que é IdentityHashMape WeakHashMap?
13. Explique o que é isso ConcurrentHashMap? Como funciona?
14. Como funcionam os dicionários?
15. Como criar uma boa chave de dicionário?
16. Quais visualizações de conteúdo a interface oferece Map?
17. Quando você deve usá-lo HashMape quando deve usá-lo TreeMap?

Perguntas sobre diferenças entre diferentes coleções

18. Quais são as diferenças entre Sete List?
19. Quais são as diferenças entre Liste Map?
20. Cite as diferenças entre HashMapeHashTable?
21. Quais são as diferenças entre Vectore ArrayList?
22. Quais são as diferenças entre Iteratore Enumeration?
23. Quais são as diferenças entre HashMape HashSet?
24. Quais são as diferenças entre Iteratore ListIterator?
25. Quais são as diferenças entre TreeSete SortedSet?
26. Quais são as diferenças entre ArrayListe LinkedList?

E mais perguntas

27. Como tornar uma coleção somente leitura?
28. Como fazer uma coleção thread-safe?
29. Por que não existe um método Iterator.add()para adicionar elementos a uma coleção?
30. Quais são as maneiras de iterar os elementos de uma lista?
31. Como você entende que a propriedade do iterador funciona fail-fast?
32. Qual é a diferença entre fail-faste fail-safe?
33. Como evitar ConcurrentModificationExceptiona iteração em uma coleção?
34. O que aconteceu UnsupportedOperationException?
35. Quais classes de coleção dão acesso a qualquer elemento?
36. O que aconteceu BlockingQueue?
37. O que é uma fila e uma pilha, liste as diferenças entre elas?
38. O que são interfaces Comparablee Comparator?
39. O que são aulas Collectionse Arrays?
40. Lista de literatura usada

Sem perder tempo, vamos começar com as explicações.

Problemas gerais

1. O que são coleções em Java? Liste suas vantagens?

   По определению — коллекция это an object представляющий собой группу an objectов. Как в теории множеств — множество это группа an objectов. Просто, не так ли? До выхода JDK 1.2, существовали классы такие How Vector и HashTable, но не было фреймворка Collection. Потом было решено добавить поддержку многократно используемых структур данных. Данный фреймворк был разработан преимущественно Джошуа Блохом, и впервые появился в JDK 1.2.

   В качестве главных преимуществ мы можем перечислить:

   • Уменьшаются затраты времени на написание codeа
   • Улучшается производительность, благодаря использованию высокоэффективных алгоритмов и структур данных
   • Коллекции являются универсальным способом хранения и передачи данных, что упрощает взаимодействие разных частей codeа
   • Простота в изучении, потому что необходимо выучить только самые верхние интерфейсы и поддерживаемые операции

2. Расскажите про иерархию коллекций?

   Как показано на картинке, фреймворк коллекций содержит один интерфейс верхнего уровня — Collection, от которого наследуются Set, List и Queue. Ниже мы рассмотрим еще множество классов, содержащихся в этих трех ветвях. Запомните заголовок интерфейса Collection, это поможет вам с многими вопросами.

   public interface Collection extends Iterable {
   //описание методов
   }

   Также фреймворк содержит интерфейс Map, который не является наследником интерфейса Collection. Причину почему он не наследует Collection, мы разберем в четвертом вопросе.

3. Почему коллекции не наследуют интерфейсы Cloneable и Serializable?

   Ну, простейший ответ — "потому что не надо". Функционал предоставляемый интерфейсами Cloneable и Serializable просто не нужен для коллекций.

   Еще одна причина — далеко не всегда нужен подкласс Cloneable потому что каждая операция клонирования потребляет очень много памяти, и неопытные программисты могут расходовать ее сами не понимая последствий.

   И последняя причина — клонирование и сериализация являются очень узкоспецифичными операциями, и реализовывать их нужно только когда это необходимо. Многие классы коллекции реализуют данные интерфейсы, но совершенно незачем закладывать их для всех коллекций вообще. Если вам нужно клонирование и сериализация - просто воспользуйтесь теми классами где она есть, если нет — остальными классами.

4. Почему интерфейс Map не наследует интерфейс Collection?

   Хороший ответ на этот вопрос — "потому что они несовместимы". В интерфейсе Collection описан метод add(Object o).

   Словари не могут содержать этот метод, потому что работают с парами ключ/meaning. Также, словари имеют представления keySet, valueSet, которых нет в коллекциях.

   В связи с этими различиями, интерфейс Map не может наследовать интерфейс Collection, и представляет собой отдельную ветвь иерархии.

Вопросы про списки

5. Почему мы используем списки? Какие основные классы реализуют интерфейс List?

   Списки в Java это упорядоченная коллекция элементов. Каждый элемент имеет индекс, начинающийся с нуля. Все индексы уникальны. Кроме методов описанных в интерфейсе Collection, списки имеют свои собственные методы, в основном для работы с elementми коллекциями по их индексу. Можно разделить эти методы на 3 группы — поиск element, получение конкретного element, перебор коллекции и выборка подгруппы. Все эти операции могут производиться по индексу element.

   Основные классы, реализующие интерфейс List это Stack, Vector, ArrayList и LinkedList. За более подробной информацией по ним, обратитесь к documentации.

6. Как преобразовать массив строк в ArrayList?

   Вопрос этот несколько глубже чем просто по программированию, How это видится новичкам. Цель его — проверить знание кандидатом служебных классов фреймворка Collection. Рассмотрим два таких класса, наиболее востребованных на собеседованиях — Collections и Arrays.

   Класс Collections предоставляет статические методы для операций над коллекциями. Соответственно Arrays предоставляет статические методы для операций над массивами.

   String[] words = {"аз", "буки", "веди", "глагол", "добро"};
   //Как вы можете обратить внимание, у нас есть массив строк String[] words.
   //В котором у нас лежат 5 строк.
   List wordList = Arrays.asList(words);
   //легким движением руки, а точнее вызовом Arrays.asList() мы превратor наш
   //массив строк в список List wordList.

   Также хотелось бы отметить, что этот метод способен обрабатывать не только строки, он создаст список элементов любого типа, которого был массив.

   Integer[] nums = {1, 2, 3, 4};
   List numList = Arrays.asList(nums);

7. Как отсортировать список в обратном порядке?

   Как и предыдущий, этот вопрос проверяет ваше знание служебных классов Collection

   List reversedList = Collections.reverse(list);

Вопросы про множества

8. Почему мы используем множества? Какие основные классы реализуют интерфейс Set?

   Он моделирует математическое множество, из теории множеств. Интерфейс Set похож на List, но имеет некоторые отличия. Первое — это не упорядоченная коллекция. Следовательно, добавление/удаление элементов не требует их сортировки. Главная особенность множеств - уникальность элементов, то есть один и тот же элемент не может содержаться в множестве дважды.

   Очень важными для функционирования множеств являются методы equals() и hashCode(), они позволяют сравнивать множества разных классов. Два множества являются идентичными только если они содержат одни и те же элементы.

   Как следует из вышеизложенного, множества не поддерживают операций основанных на индексе element, How списки. Множества имеют только те методы которые описаны в интерфейсе Collection

   Основными классами, реализующими интерфейс Set, являются EnumSet, HashSet, LinkedHashSet и TreeSet. Если хотите узнать больше — почитайте соответствующие разделы documentации Java.

9. Как хранятся элементы в HashSet?

   Как вы уже в курсе, HashMap хранит пары ключ/meaning, и ключи должны быть уникальны. HashSet использует эту особенность HashMap для обеспечения уникальности своих элементов. В классе HashSet, словарь описан следующим образом:

   private transient HashMap<E, Object> map;
   private static final Object PRESENT = new Object();

   Итак, когда вы сохраняете элемент в множестве, оно кладет данный элемент в качестве ключа в словарь, а meaningм идет an object PRESENT, How это описано ниже:

   public boolean add(E e) {
     return map.put(e, PRESENT) == null;
   }

   Я настоятельно рекомендую вам прочесть эту статью, это поможет вам с легкостью ответить на все связанные с HashMap вопросы.

10. Может ли элемент null быть добавлен в TreeSet or HashSet?

    Как видно из предыдущего ответа, в методе add() нет проверки на null. Также, HashMap позволяет один ключ null, следовательно, один элемент null может быть добавлен в HashSet.

    TreeSet работает по тому же принципу что и HashSet, но использует NavigableMap для хранения элементов

    private transient NavigableMap<E,Object> m;
    private static final Object PRESENT = new Object();

    NavigableMap это класс-наследник SortedMap, а SortedMap не позволяет использование ключей null. Следовательно, и TreeMap не поддерживает хранение элементов типа null. Если вы попробуете добавить null в TreeSet, получите исключение NullPointerException.

Вопросы про словари

11. Почему мы используем словари (Map)? Какие основные классы реализуют интерфейс Map?

    Словари — специальный тип коллекции, которая используется для хранения пар ключ/meaning. По этой причине он не является наследником интерфейса Collection. Словарь предоставляет методы для добавления пар ключ/meaning, удаления, поиска и перебора по предоставляемым словарем представлениям данных.

    Основные классы реализующие интерфейс Map: HashMap, Hashtable, EnumMap, IdentityHashMap, LinkedHashMap и Properties.

12. What такое IdentityHashMap и WeakHashMap?

    IdentityHashMap похож на HashMap за одним исключением — для сравнения an objectов используется сравнение указателей на an objectы, если указатели не равны (указывают на an objectы лежащие по разным addressм), значит an objectы считаются различными.

    IdentityHashMap является довольно редко используемым. Хотя он реализует интерфейс Map, он нарушает один из основных принципов устройства Map, который требует использования метода equals() для сравнения an objectов.

    IdentityHashMap используется только в тех случаях, когда требуется сравнение an objectов по их addressм.

    WeakHashMap это реализация интерфейса Map, которая содержит слабые ссылки на элементы. То есть, если за пределами WeakHashMap не осталось ни одной ссылки на его элемент, этот элемент удаляется сборщиком мусора. Класс предназначен для использования с an objectми, у которых метод equals() проверяет идентичность an objectов с помощью оператора ==. После того How элемент будет удален сборщиком мусора, он уже не может быть восстановлен, и к большому удивлению программиста найти его в словаре больше не получится.

13. Объясните что такое ConcurrentHashMap? Как оно работает?

    Взято с официальной documentации:
    Реализация словаря fully поддерживающая многопоточное добавление/удаление/поиск элементов. Данный класс следует тем же спецификациям что и Hashtable, и содержит методы соответствующие методам Hashtable. Однако, хотя все операции являются потокобезопасными, операция по выборке элементов не блокирует таблицу, и вообще нет возможности запретить весь доступ к таблице. Этот класс совместим с Hashtable во всем кроме вопросов многопоточной синхронизации.

14. Как работает hashmap?

    Самый важный вопрос, который скорее всего будет задан на собеседовании программисту любого уровня. Вы должны хорошо разбираться в этой теме, и не только потому что это самый задаваемый вопрос, но и потому что понимание устройства hashmap позволяет вам легче разобраться в других особенностях работы коллекций.

    Ответ на этот вопрос очень обширный, и fully его можно прочесть в этой статье — How работает hashmap. А на данный момент просто запомните что HashMap работает на основе хэширования. Словарь, по определению, это an object который связывает ключи и значения. Для хранения таких структур, он использует внутренний класс Entry.

    static class Entry implements Map.Entry
    {
    final K key;
    V value;
    Entry next;
    final int hash;
    ...//Еще много codeа тут
    }

    Переменные key и value служат для хранения ключа и значения. А сами an objectы Entry лежат в массиве.

    /**
    * Размер таблицы меняется по необходимости,
    * и обязательно должен быть equals степени двойки
    */
    transient Entry[] table;

    Индекс нужного element в массиве вычисляется по хэш-codeу ключа. Больше информации можете получить по ссылке в начале ответа.

15. Как создать хороший ключ для словаря?

    Следующий хороший вопрос, который обычно задают следом за вопросом о функционировании HashMap. Итак, главное ограничение — ключ должен быть таким, чтобы потом по нему можно было получить из словаря meaning. Иначе в его использовании просто нет смысла. Если вы понимаете How функционирует hashmap, вы знаете что его работа сильно зависит от методов hashCode() и equals() an objectов-ключей.

    Как следует из вышеизложенного, хороший ключ должен давать один и тот же hashCode снова и снова, независимо от того сколько раз он запрашивается. А также, одинаковые ключи, при вызове метода equals() должны возвращать true, а разные — false.

    Из чего следует, что лучшими кандидатами на роль ключа являются неизменяемые классы.

    Можете почитать еще по addressу.

16. Какие представления содержимого предоставляет интерфейс Map?

    Интерфейс Map предоставляет три представления хранящихся данных:

    • множество всех ключей
    • множество всех значений
    • множество an objectов Entry, содержащих в себе и ключ и meaning

    Перемещаться по ним можно с помощью итераторов.

17. Когда нужно использовать HashMap, а когда TreeMap?

    HashMap это очень широко используемый класс, и вы это знаете. Так что, я ограничусь тем, что скажу что в нем хранятся пары ключ/meaning и он позволяет проводить над ними многие операции.

    TreeMapesta é uma variedade especial HashMap. A diferença é que as chaves TreeMapsão armazenadas de maneira ordenada. O padrão é "classificação natural". Você pode substituir a classificação fornecendo uma instância da classe cujo Comparatormétodo compareserá usado para classificar as chaves.

    Observe que todas as chaves adicionadas ao dicionário devem implementar a interface Comparable(isso é necessário para classificação). Além disso, todas as chaves devem ser mutuamente compatíveis: k1.compareTo(k2)não devem chamar ClassCastExceptionnenhuma k1e k2devem ser armazenadas no dicionário. Se o usuário tentar colocar uma chave no dicionário que viole essa condição (por exemplo, uma chave de string em um dicionário onde todas as chaves são do tipo Integer), o método put(Object key, Object value)deverá chamar ClassCastException.

Artigo original