Những câu hỏi phỏng vấn thường gặp về Collection Class trong Java (Phần 1)

Không còn nghi ngờ gì nữa, các bộ sưu tập trong Java là một lĩnh vực rất quan trọng và các câu hỏi về bộ sưu tập sẽ được hỏi trong các cuộc phỏng vấn dành cho cả lập trình viên mới và người có kinh nghiệm. Chủ đề này quá rộng đến mức gần như không thể bao quát hết được. Tuy nhiên, dựa trên các cuộc phỏng vấn trước đây của tôi, tôi sẽ cố gắng liệt kê càng nhiều câu hỏi TỐT càng tốt mà bạn nên chuẩn bị. Các câu hỏi sẽ vừa phức tạp vừa đơn giản, vì vậy nếu câu hỏi có vẻ quá thô sơ đối với bạn, đừng quên rằng nó hoàn hảo cho một lập trình viên ít kinh nghiệm hơn.

Các câu hỏi trong bài viết này:

Các vấn đề chung

1. Bộ sưu tập trong Java là gì? Liệt kê những ưu điểm của chúng
2. Hãy cho chúng tôi biết về hệ thống phân cấp bộ sưu tập
3. Tại sao các bộ sưu tập không kế thừa giao diện Cloneablevà Serializable?
4. Tại sao Mapgiao diện không kế thừa giao diện Collection?

Câu hỏi về danh sách

5. Tại sao chúng ta sử dụng danh sách? Những lớp chính nào thực hiện giao diện List?
6. Làm cách nào để chuyển đổi một chuỗi các chuỗi thành ArrayList?
7. Làm cách nào để sắp xếp danh sách theo thứ tự ngược lại?

Câu hỏi về bộ

8. Tại sao chúng ta sử dụng bộ? Những lớp chính nào thực hiện giao diện Set?
9. Các phần tử được lưu trữ như thế nào HashSet?
10. Một phần tử có thể nullđược thêm vào TreeSethoặc không HashSet?

Câu hỏi về từ điển

11. Tại sao chúng ta sử dụng từ điển? Những lớp chính nào thực hiện giao diện Map?
12. IdentityHashMapvà là gì WeakHashMap?
13. Giải thích nó là gì ConcurrentHashMap? Làm thế nào nó hoạt động?
14. Từ điển hoạt động như thế nào?
15. Làm thế nào để tạo một khóa từ điển tốt?
16. Giao diện cung cấp những chế độ xem nội dung nào Map?
17. Khi nào bạn nên sử dụng nó HashMapvà khi nào bạn nên sử dụng nó TreeMap?

Câu hỏi về sự khác biệt giữa các bộ sưu tập khác nhau

18. Sự khác biệt giữa Setvà là gì List?
19. Sự khác biệt giữa Listvà là gì Map?
20. Nêu sự khác biệt giữa HashMapvàHashTable?
21. Sự khác biệt giữa Vectorvà là gì ArrayList?
22. Sự khác biệt giữa Iteratorvà là gì Enumeration?
23. Sự khác biệt giữa HashMapvà là gì HashSet?
24. Sự khác biệt giữa Iteratorvà là gì ListIterator?
25. Sự khác biệt giữa TreeSetvà là gì SortedSet?
26. Sự khác biệt giữa ArrayListvà là gì LinkedList?

Và nhiều câu hỏi khác

27. Làm cách nào để tạo một bộ sưu tập chỉ đọc?
28. Làm thế nào để tạo một bộ sưu tập an toàn theo chủ đề?
29. Tại sao không có phương pháp Iterator.add()thêm phần tử vào bộ sưu tập?
30. Có những cách nào để lặp lại các phần tử của danh sách?
31. Bạn hiểu thuộc tính iterator hoạt động như thế nào fail-fast?
32. Sự khác biệt giữa fail-fastvà là gì fail-safe?
33. Làm cách nào để tránh ConcurrentModificationExceptionkhi lặp qua bộ sưu tập?
34. Chuyện gì đã xảy ra vậy UnsupportedOperationException?
35. Những lớp bộ sưu tập nào cấp quyền truy cập vào bất kỳ phần tử nào?
36. Chuyện gì đã xảy ra vậy BlockingQueue?
37. Hàng đợi và ngăn xếp là gì, hãy liệt kê sự khác biệt giữa chúng?
38. Giao diện là gì Comparablevà Comparator?
39. Các lớp học là gì Collectionsvà Arrays?
40. Danh sách tài liệu được sử dụng

Không lãng phí thời gian, hãy bắt đầu với những lời giải thích.

Các vấn đề chung

1. Bộ sưu tập trong Java là gì? Hãy liệt kê những ưu điểm của chúng?

   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.

    TreeMapHashMapđây là một giống đặc biệt Sự khác biệt là các khóa TreeMapđược lưu trữ một cách có trật tự. Mặc định là "sắp xếp tự nhiên". Bạn có thể ghi đè việc sắp xếp bằng cách cung cấp một thể hiện của lớp Comparator, phương thức comparecủa lớp này sẽ được sử dụng để sắp xếp các khóa.

    Xin lưu ý rằng tất cả các khóa được thêm vào từ điển phải triển khai giao diện Comparable(điều này cần thiết để sắp xếp). Hơn nữa, tất cả các khóa phải tương thích lẫn nhau: k1.compareTo(k2)không nên gọi ClassCastExceptionbất kỳ khóa nào k1và k2được lưu trữ trong từ điển. Nếu người dùng cố gắng đặt một khóa vào từ điển vi phạm điều kiện này (ví dụ: khóa chuỗi vào từ điển trong đó tất cả các khóa đều thuộc loại Integer), phương thức put(Object key, Object value)sẽ gọi ClassCastException.

Bài báo gốc