40 Java Коллекции Интервью Вопросы и ответы

Что такое Java Collections Framework? Перечислите некоторые преимущества фреймворка Collections?

Коллекции используются на каждом языке программирования, и в первоначальном выпуске Java содержалось несколько классов для коллекций: Vector , Stack , Hashtable , Array . Но, глядя на более широкий охват и использование, Java 1.2 предложила Collections Framework, которая группирует все интерфейсы коллекций, реализации и алгоритмы. Коллекции Java прошли долгий путь с использованием классов Generics и Concurrent Collection для поточно-ориентированных операций. Он также включает блокирующие интерфейсы и их реализации в параллельном пакете Java. Некоторые из преимуществ коллекции коллекций:

• Сокращение усилий по разработке благодаря использованию базовых классов коллекций, а не реализации наших собственных классов коллекций.
• Качество кода улучшается за счет использования хорошо протестированных базовых классов коллекций.
• Сокращение усилий по обслуживанию кода благодаря использованию классов коллекций, поставляемых с JDK.
• Возможность повторного использования и совместимость

В чем преимущество Generics in Collections Framework?

Java 1.5 поставляется с Generics, и все интерфейсы и реализации коллекций активно ее используют. Обобщения позволяют нам предоставлять тип Object, который может содержать коллекция, поэтому, если вы попытаетесь добавить какой-либо элемент другого типа, он выдаст ошибку времени компиляции. Это исключает ClassCastException во время выполнения, потому что вы получите ошибку при компиляции. Также Generics делает код чистым, так как нам не нужно использовать операторы casting и instanceof. Это также добавляет преимущество во время выполнения, потому что инструкции байт-кода, которые делают проверку типа, не генерируются.

Почему Collection не расширяет интерфейсы Cloneable и Serializable?

Интерфейс коллекции определяет группу объектов, известных как элементы. Как элементы поддерживаются, оставлено на усмотрение конкретных реализаций Collection. Например, некоторые реализации Collection, такие как List, допускают дублирование элементов, тогда как другие реализации, такие как Set, этого не делают. Многие реализации Collection имеют открытый метод клонирования. Однако не имеет смысла включать его во все реализации Collection. Это потому, что коллекция является абстрактным представлением. Важна реализация.
Семантика и последствия клонирования или сериализации вступают в игру при работе с реальной реализацией; поэтому конкретная реализация должна решить, как ее следует клонировать или сериализовать, или даже можно ли ее клонировать или сериализовать.
Таким образом, обязательное клонирование и сериализация во всех реализациях на самом деле менее гибкие и более строгие. Конкретная реализация должна принять решение относительно того, может ли она быть клонирована или сериализована.

Почему интерфейс Map не расширяет интерфейс Collection?

Хотя интерфейс Map и его реализации являются частью Collections Framework, Map не являются коллекциями, а коллекции не являются Map. Следовательно, для Map не имеет смысла расширять Collection или наоборот.
Если Карта расширяет интерфейс Коллекции, то где эти элементы? Карта содержит пары ключ-значение и предоставляет методы для получения списка ключей или значений в виде коллекции, но она не вписывается в парадигму «группа элементов».

Что такое итератор?

Интерфейс Iterator предоставляет методы для перебора любой коллекции. Мы можем получить экземпляр итератора из коллекции, используя метод итератора. Итератор занимает место перечисления в платформе коллекций Java. Итераторы позволяют вызывающей стороне удалять элементы из базовой коллекции во время итерации.

В чем разница между интерфейсом Enumeration и Iterator?

Перечисление в два раза быстрее чем Iterator и использует очень меньше памяти. Перечень очень простой и соответствует основным потребностям. Но Iterator намного безопаснее по сравнению с Enumeration, потому что он всегда запрещает другим потокам изменять объект коллекции, который итерируется им.
Итератор занимает место перечисления в платформе коллекций Java. Итераторы позволяют вызывающей стороне удалять элементы из базовой коллекции, что невозможно в Enumeration. Имена методов итератора были улучшены, чтобы сделать его функциональность понятной.

Почему нет метода, подобного Iterator.add (), для добавления элементов в коллекцию?

Семантика неясна, учитывая, что контракт для Iterator не дает никаких гарантий относительно порядка итерации. Обратите внимание, однако, что ListIterator предоставляет операцию добавления, поскольку он гарантирует порядок итерации.

Почему у Iterator нет метода для получения следующего элемента напрямую, без перемещения курсора?

Он может быть реализован поверх текущего интерфейса Iterator, но так как его использование будет редким, нет смысла включать его в интерфейс, который должен реализовать каждый.

Что отличается между Iterator и ListIterator?

• Мы можем использовать Iterator для обхода коллекций Set и List, тогда как ListIterator можно использовать только со списками.
• Итератор может перемещаться только в прямом направлении, тогда как ListIterator может использоваться для перемещения в обоих направлениях.
• ListIterator наследуется от интерфейса Iterator и поставляется с дополнительными функциями, такими как добавление элемента, замена элемента, получение позиции индекса для предыдущего и следующего элементов.

Каковы разные способы перебора списка?

Мы можем перебирать список двумя разными способами — используя итератор и используя цикл for-each.

Использование итератора является более поточно-ориентированным, поскольку он гарантирует, что при изменении базовых элементов списка он вызовет исключение ConcurrentModificationException .

Что вы понимаете под свойством итератора fail-fast?

Свойство Iterator fail-fast проверяет любые изменения в структуре базовой коллекции каждый раз, когда мы пытаемся получить следующий элемент. Если найдены какие-либо изменения, выдается ConcurrentModificationException . Все реализации Iterator в классах Collection являются отказоустойчивыми по своей конструкции, за исключением параллельных классов коллекции, таких как ConcurrentHashMap и CopyOnWriteArrayList.

Почему нет конкретных реализаций интерфейса Iterator?

Интерфейс итератора объявляет методы для итерации коллекции, но за ее реализацию отвечают классы реализации коллекции. Каждый класс коллекции, который возвращает итератор для обхода, имеет свой собственный вложенный класс реализации итератора.
Это позволяет классам коллекции выбирать, является ли итератор отказоустойчивым или отказоустойчивым. Например, итератор ArrayList является отказоустойчивым, тогда как итератор CopyOnWriteArrayList является отказоустойчивым.

Что такое UnsupportedOperationException?

UnsupportedOperationException — исключение, используемое, чтобы указать, что операция не поддерживается. Он широко используется в классах JDK, в структуре коллекций java.util.Collections.UnmodifiableCollection выбрасывает это исключение для всех операций add и remove .

Какое значение имеют методы hashCode () и equals ()?

HashMap использует объект-объект hashCode () и метод equals () для определения индекса для размещения пары ключ-значение. Эти методы также используются, когда мы пытаемся получить значение из HashMap. Если эти методы не реализованы правильно, два разных ключа могут выдавать один и тот же результат hashCode () и equals (), и в этом случае вместо того, чтобы хранить его в другом месте, HashMap будет считать их одинаковыми и перезаписать их. Аналогично, все классы коллекции, которые не Для хранения дубликатов данных не нужно использовать hashCode () и equals () для поиска дубликатов, поэтому очень важно правильно их реализовать. Реализация equals () и hashCode () должна следовать этим правилам.

• Если o1.equals(o2) , то o1.hashCode() == o2.hashCode() всегда должно быть true .
• Если o1.hashCode() == o2.hashCode имеет значение true, это не значит, что o1.equals(o2) будет иметь значение true .

• Если класс переопределяет метод equals (), он также должен переопределить метод hashCode ().
• Класс должен следовать правилам, связанным с equals () и hashCode () для всех экземпляров. Пожалуйста, обратитесь ранее вопрос для этих правил.
• Если поле класса не используется в equals (), вы не должны использовать его в методе hashCode ().
• Лучшая практика для определяемого пользователем ключевого класса — сделать его неизменным, чтобы значение hashCode () могло быть кэшировано для быстрой производительности. Также неизменяемые классы гарантируют, что hashCode () и equals () не изменятся в будущем, что решит любую проблему с изменчивостью.
  Например, допустим, у меня есть класс MyKey который я использую для ключа HashMap.

  01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12

  //MyKey name argument passed is used for equals() and hashCode() MyKey key = new MyKey('Pankaj'); //assume hashCode=1234 myHashMap.put(key, 'Value');   // Below code will change the key hashCode() and equals() // but it's location is not changed. key.setName('Amit'); //assume new hashCode=7890   //below will return null, because HashMap will try to look for key //in the same index as it was stored but since key is mutated, //there will be no match and it will return null. myHashMap.get(new MyKey('Pankaj'));

  Это причина, почему String и Integer в основном используются в качестве ключей HashMap.

Какие разные виды коллекций предоставляются интерфейсом карты?

Интерфейс карты предоставляет три вида коллекций:

• Set keySet (): возвращает представление Set ключей, содержащихся в этой карте. Набор опирается на карту, поэтому изменения в карте отражаются в наборе, и наоборот. Если карта изменяется во время выполнения итерации по набору (кроме как через собственную операцию удаления итератора), результаты итерации не определены. Набор поддерживает удаление элементов, которое удаляет соответствующее отображение с карты с помощью операций Iterator.remove, Set.remove, removeAll, retainAll и clear. Он не поддерживает операции add или addAll.
• Collection values ​​(): возвращает коллекционное представление значений, содержащихся в этой карте. Коллекция поддерживается картой, поэтому изменения в карте отражаются в коллекции, и наоборот. Если карта изменяется во время выполнения итерации по коллекции (кроме как через собственную операцию удаления итератора), результаты итерации не определены. Коллекция поддерживает удаление элементов, которое удаляет соответствующее отображение с карты с помощью операций Iterator.remove, Collection.remove, removeAll, retainAll и clear. Он не поддерживает операции add или addAll.
• Set <Map.Entry <K, V >> entrySet () : Возвращает представление Set отображений, содержащихся в этой карте. Набор опирается на карту, поэтому изменения в карте отражаются в наборе, и наоборот. Если карта изменяется во время выполнения итерации по набору (кроме как через собственную операцию удаления итератора или через операцию setValue для записи карты, возвращаемой итератором), результаты итерации не определены. Набор поддерживает удаление элементов, которое удаляет соответствующее отображение с карты с помощью операций Iterator.remove, Set.remove, removeAll, retainAll и clear. Он не поддерживает операции add или addAll.

В чем разница между HashMap и Hashtable?

HashMap и Hashtable оба реализуют интерфейс Map и выглядят одинаково, однако между HashMap и Hashtable есть следующие различия.

• HashMap допускает нулевой ключ и значения, тогда как Hashtable не допускает нулевой ключ и значения.
• Hashtable синхронизируется, но HashMap не синхронизируется. Таким образом, HashMap лучше подходит для однопоточной среды, Hashtable подходит для многопоточной среды.
• LinkedHashMap был представлен в Java 1.4 как подкласс HashMap, поэтому, если вам нужен порядок итераций, вы можете легко переключаться с HashMap на LinkedHashMap, но это не так в случае с Hashtable, порядок итераций которого непредсказуем.
• HashMap предоставляет набор ключей для итерации и, следовательно, работает быстро, но Hashtable предоставляет перечисление ключей, которые не поддерживают эту функцию.
• Hashtable считается устаревшим классом, и если вы ищете модификации Map во время итерации, вы должны использовать ConcurrentHashMap.

Как выбрать между HashMap и TreeMap?

Для вставки, удаления и размещения элементов на карте HashMap предлагает лучшую альтернативу. Однако, если вам нужно пройти ключи в отсортированном порядке, то TreeMap — ваша лучшая альтернатива. В зависимости от размера вашей коллекции может быть быстрее добавить элементы в HashMap, а затем преобразовать карту в TreeMap для сортированного обхода ключа.

Каковы сходства и различия между ArrayList и Vector?

ArrayList и Vector во многом похожи.

• Оба основаны на индексах и внутренне поддерживаются массивом.
• Оба поддерживают порядок вставки, и мы можем получить элементы в порядке вставки.
• Реализации ArrayList и Vector для итераторов по своей природе являются отказоустойчивыми.
• ArrayList и Vector оба допускают нулевые значения и произвольный доступ к элементу с использованием номера индекса.

Это различия между ArrayList и Vector.

• Вектор синхронизирован, тогда как ArrayList не синхронизирован. Однако, если вы ищете модификацию списка во время итерации, вы должны использовать CopyOnWriteArrayList.
• ArrayList быстрее, чем Vector, потому что он не имеет никаких издержек из-за синхронизации.
• ArrayList более универсален, потому что мы можем легко получить из него синхронизированный список или список только для чтения, используя служебный класс Collections.

В чем разница между Array и ArrayList? Когда вы будете использовать Array over ArrayList?

Массивы могут содержать примитивы или объекты, тогда как ArrayList может содержать только объекты.
Массивы имеют фиксированный размер, тогда как размер ArrayList является динамическим.
Массивы не предоставляют много функций, таких как ArrayList, таких как addAll, removeAll, итератор и т. Д. Хотя ArrayList является очевидным выбором, когда мы работаем со списком, бывают случаи, когда массив удобно использовать.

• Если размер списка фиксирован и в основном используется для их хранения и прохождения.
• Для списка примитивных типов данных, хотя Коллекции используют автобокс для уменьшения усилий при кодировании, но все же это замедляет их при работе с примитивными типами данных фиксированного размера.
• Если вы работаете с фиксированной многомерной ситуацией, использовать [] [] гораздо проще, чем List <List <>>

В чем разница между ArrayList и LinkedList?

ArrayList и LinkedList реализуют интерфейс List, но между ними есть некоторые различия.

• ArrayList — это структура данных на основе индекса, поддерживаемая Array, поэтому он обеспечивает произвольный доступ к его элементам с производительностью как O (1), но LinkedList хранит данные в виде списка узлов, где каждый узел связан с его предыдущим и следующим узлом. Таким образом, даже несмотря на то, что есть метод для получения элемента с использованием индекса, он внутренне перемещается от начала к достижению в узле индекса, а затем возвращает элемент, поэтому производительность O (n) ниже, чем ArrayList.
• Вставка, добавление или удаление элемента происходит быстрее в LinkedList по сравнению с ArrayList, поскольку отсутствует концепция изменения размера массива или обновления индекса, когда элемент добавляется в середине.
• LinkedList использует больше памяти, чем ArrayList, потому что каждый узел в LinkedList хранит ссылку на предыдущий и следующий элементы.

Какие классы коллекции являются поточно-ориентированными?

Vector, Hashtable, Properties и Stack являются синхронизированными классами, поэтому они являются поточно-ориентированными и могут использоваться в многопоточной среде. Java 1.5 Concurrent API включал некоторые классы коллекции, которые позволяют модифицировать коллекцию во время итерации, поскольку они работают с клоном коллекции, поэтому их можно безопасно использовать в многопоточной среде.

Что такое Очередь и Стек, перечислите их различия?

И Очередь, и Стек используются для хранения данных перед их обработкой. java.util.Queue — это интерфейс, классы реализации которого присутствуют в параллельном пакете java. Очередь позволяет получить элемент в порядке «первым пришел-первым вышел» (FIFO), но это не всегда так. Существует также интерфейс Deque, который позволяет извлекать элементы из обоих концов очереди.
Стек аналогичен очереди, за исключением того, что он позволяет извлекать элементы в порядке «последний пришел — первый вышел» (LIFO).
Stack — это класс, расширяющий Vector, тогда как Queue — это интерфейс.

Что такое класс коллекций?

java.util.Collections — это служебный класс, состоящий исключительно из статических методов, которые работают или возвращают коллекции. Он содержит полиморфные алгоритмы, которые работают с коллекциями, «обертки», которые возвращают новую коллекцию, подкрепленную указанной коллекцией, и некоторые другие шансы и концы. Этот класс содержит методы для алгоритмов платформы коллекции, таких как двоичный поиск, сортировка, перестановка, обратный и т. д.

В чем разница между интерфейсом Comparable и Comparator?

Интерфейсы Comparable и Comparator используются для сортировки коллекции или массива объектов. Сопоставимый интерфейс используется для обеспечения естественной сортировки объектов, и мы можем использовать ее для обеспечения сортировки на основе единой логики.
Интерфейс компаратора используется для предоставления различных алгоритмов сортировки, и мы можем выбрать компаратор, который мы хотим использовать для сортировки заданной коллекции объектов.

Как мы можем отсортировать список объектов?

Если нам нужно отсортировать массив объектов, мы можем использовать Arrays.sort() . Если нам нужно отсортировать список объектов, мы можем использовать Collections.sort() . Оба эти класса имеют перегруженные методы sort () для естественной сортировки (используя Comparable) или сортировки по критериям (используя Comparator). Внутри коллекций используется метод сортировки массивов, поэтому они оба имеют одинаковую производительность, за исключением того, что для преобразования списка в массив требуется некоторое время.

Передавая коллекцию в качестве аргумента функции, как мы можем быть уверены, что функция не сможет изменить ее?

Мы можем создать коллекцию только для чтения, используя метод Collections.unmodifiableCollection(Collection c) перед тем как передать ее в качестве аргумента, это гарантирует, что любая операция по изменению коллекции вызовет исключение UnsupportedOperationException .

Как мы можем создать синхронизированную коллекцию из данной коллекции?

Мы можем использовать Collections.synchronizedCollection(Collection c) чтобы получить синхронизированную (потокобезопасную) коллекцию, подкрепленную указанной коллекцией.

Какие общие алгоритмы реализованы в Collections Framework?

Java Collections Framework предоставляет реализации алгоритмов, которые обычно используются, такие как сортировка и поиск. Класс коллекций содержит эти реализации методов. Большинство из этих алгоритмов работают в List, но некоторые из них применимы для всех видов коллекций. Некоторые из них — сортировка, поиск, перемешивание, минимальные и максимальные значения.

Что такое обозначение Big-O? Приведите несколько примеров?

Обозначение Big-O описывает производительность алгоритма с точки зрения количества элементов в структуре данных. Поскольку классы Collection на самом деле являются структурами данных, мы обычно склонны использовать нотацию Big-O, чтобы выбрать реализацию коллекции для использования на основе времени, памяти и производительности. Пример 1: ArrayList get(index i) является операцией постоянного времени и не выполняет зависит от количества элементов в списке. Так что производительность в нотации Big-O равна O (1).
Пример 2: Линейный поиск по производительности массива или списка — O (n), потому что нам нужно искать по всему списку элементов, чтобы найти элемент.

Каковы лучшие практики, связанные с Java Collections Framework?

• Выбирая правильный тип коллекции в зависимости от необходимости, например, если размер фиксирован, мы можем захотеть использовать Array поверх ArrayList. Если нам нужно перебрать карту в порядке вставки, нам нужно использовать TreeMap. Если мы не хотим дубликатов, мы должны использовать Set.
• Некоторые классы коллекции позволяют указывать начальную емкость, поэтому, если у нас есть оценка количества элементов, которые мы будем хранить, мы можем использовать ее, чтобы избежать перефразирования или изменения размера.
• Написание программы с точки зрения интерфейсов, а не реализаций, это позволяет нам легко изменить реализацию в более поздний момент времени.
• Всегда используйте Generics для безопасности типов и избегайте ClassCastException во время выполнения.
• Используйте неизменяемые классы, предоставляемые JDK, в качестве ключа в Map, чтобы избежать реализации hashCode () и equals () для нашего пользовательского класса.
• Используйте максимально полезный класс Collections для алгоритмов или для получения коллекций только для чтения, синхронизированных или пустых, а не для написания собственной реализации. Это улучшит повторное использование кода с большей стабильностью и низкой ремонтопригодностью.