Коллекции

Question 1

Какие данные могут хранить коллекции

Answer 1

Коллекции могут хранить любые ссылочные типы данных

Question 1

коллекция

Answer 1

Коллекции это классы, основная цель которых – хранить набор других элементов.

Question 2

List

Answer 2

List — это упорядоченный список.
Объекты хранятся в порядке их добавления в список.
Доступ к элементам списка осуществляется по индексу.

Question 3

Set

Answer 3

Set — множество уникальных объектов.
В коллекции этого типа разрешено наличие только одной ссылки типа null.

Question 4

Queue

Answer 4

Queue — коллекция, предназначенная для хранения элементов в порядке, нужном для их обработки.
В дополнение к базовым операциям интерфейса Collection, очередь предоставляет дополнительные операции вставки, получения и контроля.

Question 5

основные реализации List

Answer 5

ArrayList Список
LinkedList Список
Vector Вектор
Stack Стек

Question 6

основные реализации Set

Answer 6

HashSet Множество
TreeSet Множество
SortedSet (расширяющий интерфейс Отсортированное
множество

Question 7

основные реализации Map.

Answer 7

HashMap Карта/Словарь
TreeMap Карта/Словарь
SortedMap (расширяющий интерфейс) Отсортированный
словарь
Hashtable Хеш-таблица

Question 8

реализации SortedSet

Answer 8

java.util.SortedSet<E> наследует java.util.Set<E>.</E></E>

Реализации: java.util.TreeSet<E></E>

Question 9

java.util.SortedSet<E></E>

Answer 9

Реализации этого интерфейса, помимо того что следят за уникальностью хранимых объектов, поддерживают их в порядке возрастания. Отношение порядка между объектами может быть определено, как с помощью метода compareTo интерфейса java.lang.Comparable<T>, так и при помощи специального класса-компаратора, наследующего интерфейс java.util.Comparator<T>.</T></T>

Question 10

java.util.TreeSet<E></E>

Answer 10

коллекция, которая хранит свои элементы в виде упорядоченного по значениям дерева. TreeSet инкапсулирует в себе TreeMap, который в свою очередь использует сбалансированное бинарное красно-черное дерево для хранения элементов. TreeSet хорош тем, что для операций add, remove и contains потребуется гарантированное время log(n).

Question 11

В чем отличия/сходства List и Set?

Answer 11

Оба унаследованы от Collection, а значит имеют одинаковый набор и сигнатуры методов. List хранит объекты в порядке вставки, элемент можно получить по индексу. Set не может хранить одинаковых элементов.

Question 12

Что разного/общего у классов ArrayList и LinkedList, когда лучше использовать ArrayList, а когда LinkedList?

Answer 12

ArrayList реализован внутри в виде обычного массива. Поэтому при вставке элемента в середину, приходится сначала сдвигать на один все элементы после него, а уже затем в освободившееся место вставлять новый элемент. Зато в нем быстро реализованы взятие и изменение элемента – операции get, set, так как в них мы просто обращаемся к соответствующему элементу массива.

LinkedList реализован внутри по-другому. Он реализован в виде связного списка: набора отдельных элементов, каждый из которых хранит ссылку на следующий и предыдущий элементы. Чтобы вставить элемент в середину такого списка, достаточно поменять ссылки его будущих соседей. А вот чтобы получить элемент с номером 130, нужно пройтись последовательно по всем объектам от 0 до 130. Другими словами операции set и get тут реализованы очень медленно.

Если необходимо вставлять (или удалять) в середину коллекции много элементов, то лучше использовать LinkedList. Во всех остальных случаях – ArrayList.

LinkedList требует больше памяти для хранения такого же количества элементов, потому что кроме самого элемента хранятся еще указатели на следующий и предыдущий элементы списка, тогда как в ArrayList элементы просто идут по порядку

Question 13

В каких случаях разумно использовать массив, а не ArrayList?

Answer 13

Если коротко, то Oracle пишет — используйте ArrayList вместо массивов. Если ответить на этот вопрос нужно по-другому, то можно сказать следующее: массивы могут быть быстрее и кушать меньше памяти. Списки теряют в производительности из-за возможности автоматического увеличения размера и сопутствующих проверок. Плюс к этому, что размер списка увеличивается не на 1, а на большее кол-во элементов (+15)*. Так же доступ к [10] в массиве может быть быстрее чем вызов get(10) у списка.

*Читатель прислал комментарий «У ArrayList увеличение происходит в 1.5 раза. int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity&raquo_space; 1);».

Question 14

Чем отличается ArrayList от Vector?

Answer 14

Vector deprecated. У Vector некоторые методы синхронизированы и поэтому они медленные. В любом случае Vector не рекомендуется использовать вообще.

Question 15

Что вы знаете о реализации классов HashSet и TreeSet?

Answer 15

Название Hash… происходит от понятия хэш-функция. Хэш-функция — это функция, сужающая множество значений объекта до некоторого подмножества целых чисел. Класс Object имеет метод hashCode(), который используется классом HashSet для эффективного размещения объектов, заносимых в коллекцию. В классах объектов, заносимых в HashSet, этот метод должен быть переопределен (override).

HashSet реализован на основе хеш-таблицы, а TreeSet — на основе бинарного дерева.

HashSet гораздо быстрее чем TreeSet (константное время против логарифмического для большинства операций, таких как add, remove, contains), но TreeSet гарантирует упорядоченность объектов. Оба не синхронизированы.

HashSet

предоставляет константное время для add(), remove(), contains() и size()
порядок элементов в контейнере может меняться
производительность итерации по контейнеру зависит от емкости и «коэффициента загрузки» (рекомендуется оставлять load factor значением по умолчанию равным 0.75, что является хорошим компромиссом между временем доступа и объемом хранимых данных)
TreeSet

время для базовых операций add(), remove(), contains() — log(n)
гарантирует порядок элементов
не предоставляет каких-либо параметров для настройки производительности
предоставляет дополнительные методы для упорядоченного списка: first(), last(), headSet(), tailSet() и т.д.

Question 16

Чем отличаются HashMap и TreeMap? Как они устроены и работают? Что со временем доступа к объектам, какие зависимости?

Answer 16

В целом ответ про HashSet и TreeSet подходит и к этому вопросу.

HashMap работает строго быстрее TreeMap.

TreeMap реализован на красно-черном дереве, время добавления/поиска/удаления элемента — O(log N), где N — число элементов в TreeMap на данный момент.

У HashMap время доступа к отдельному элементу — O(1) при условии, что хэш-функция (Object.hashCode()) определена нормально (что является правдой в случае Integer).

Общая рекомендация — если не нужна упорядоченность, использовать HashMap. Исключение — ситуация с вещественными числами, которые в качестве ключей почти всегда очень плохи. Для них нужно использовать TreeMap, предварительно поставив ему компаратор, который сравнивает вещественные числа так, как это нужно в данной задаче. Например, для обычных геометрических задач два вещественных числа могут считаться равными, если отличаются не более, чем на 1e-9.

Question 17

Что такое Hashtable, чем она отличается от HashMap? На сегодняшний день она deprecated, как все-таки использовать нужную функциональность?

Answer 17

Некоторые методы HashTable синхронизированы, поэтому она медленнее HashMap.

HashTable синхронизирована, а HashMap нет.
HashTable не позволяет иметь null ключи или значения. HashMap позволяет иметь один null ключ и сколько угодно null значений.
У HashMap есть подкласс LinkedHashMap, который добавляет возможности по итерации. Если вам нужна эта функциональность, то можно легко переключаться между классами.
Общее замечание — не рекомендуется использовать HashTable даже в многопоточных приложениях. Для этого есть ConcurrentHashMap.

Question 18

Что будет, если в Map положить два значения с одинаковым ключом?

Answer 18

Последнее значение перезапишет предыдущее.

Question 19

Как задается порядок следования объектов в коллекции, как отсортировать коллекцию?

Answer 19

Класс ТгееМар полностью реализует интерфейс SortedMap. Он реализован как бинарное дерево поиска, значит его элементы хранятся в упорядоченном виде. Это значительно ускоряет поиск нужного элемента. Порядок задается либо естественным следованием элементов, либо объектом, реализующим интерфейс сравнения Comparator.

В этом классе четыре конструктора:

ТгееМар() — создает пустой объект с естественным порядком элементов;
TreeМар(Comparator с) — создает пустой объект, в котором порядок задается объектом сравнения с;
ТгееМар(Map f) — создает объект, содержащий все элементы отображения f, с естественным порядком его элементов;
ТгееМар(SortedMap sf) — создает объект, содержащий все элементы отображения sf, в том же порядке.

Интерфейс Comparator описывает два метода сравнения:

int compare(Object obj1, object obj2) — возвращает отрицательное число, если obj1 в каком-то смысле меньше obj2; нуль, если они считаются равными; положительное число, если obj1 больше obj2. Для читателей, знакомых с теорией множеств, скажем, что этот метод сравнения обладает свойствами тождества, антисимметричности и транзитивности;

boolean equals(Object obj) — сравнивает данный объект с объектом obj, возвращая true, если объекты совпадают в каком-либо смысле, заданном этим методом.

Для каждой коллекции можно реализовать эти два метода, задав конкретный способ сравнения элементов, и определить объект класса SortedMap вторым конструктором. Элементы коллекции будут автоматически отсортированы в заданном порядке.

Question 20

Дайте определение понятию “итератор”.

Answer 20

Итератор — объект, позволяющий перебирать элементы коллекции. Например foreach реализован с использованием итератора. Одним из ключевых методов интерфейса Collection является метод Iterator<E> iterator(). Он возвращает итератор — то есть объект, реализующий интерфейс Iterator.</E>

Question 21

Какую функциональность представляет класс Collections

Answer 21

Некоторые из методов

Сигнатура метода Описание
Collections.sort(List myList) Сортирует список в естественном порядке.
Collections.sort(List, Comparator c) Сортировка с использованием компаратора.
Collections.shuffle(List myList) Перемешивает коллекцию в случайном порядке.
Collections.reverse(List myList) Переворачивает коллекцию в обратном порядке.
Collections.binarySearch(List mlist, T key) поиск в коллекции по ключу с использованием бинарного поиска.
Collections.copy(List dest, List src) Копирует коллекцию источник src в dest.
Collections.frequency(Collection c, Object o) Возвращает число вхождений объекта в коллекции.
Collections.synchronizedCollection(Collection c) Возвращает синхронизированную (потокобезопасную) коллекцию.

Question 22

Как получить не модифицируемую коллекцию?

Answer 22

Коллекцию, доступную только для чтения можно получить с помощью методов:
public static <T> SortedSet<T> unmodifiableSortedSet(SortedSet<T> s) {
return new UnmodifiableSortedSet<>(s);
}</T></T></T>

public static <T> List<T> unmodifiableList(List<? extends T> list) {
return (list instanceof RandomAccess ?
new UnmodifiableRandomAccessList<>(list) :
new UnmodifiableList<>(list));
}
и т.д. для каждого типа (Map, SortedMap и т.п.)</T></T>

Question 23

Какие коллекции синхронизированы?

Answer 23

Для этого используется пакет Concurrent. А так @Deprecated HashTable, Vector.

Question 24

Как получить синхронизированную коллекцию из не синхронизированной?

Answer 24

Используйте следующие методы:

Collections.synchronizedList(list);
Collections.synchronizedSet(set);
Collections.synchronizedMap(map);
Все они принимают коллекцию в качестве параметра, и возвращают потокобезопасную коллекцию с теми же элементами внутри.

Question 25

Как получить коллекцию только для чтения?

Answer 25

Используйте следующие методы:

Collections.unmodifiableList(list);
Collections.unmodifiableSet(set);
Collections.unmodifiableMap(map);
Все они принимают коллекцию в качестве параметра, и возвращают коллекцию только для чтения с теми же элементами внутри.

Question 26

Почему Map не наследуется от Collection?

Answer 26

Они не совместимы, т.к. созданы для различных структур данных. Map использует пару ключ-значение.

Question 27

В чем разница между Iterator и Enumeration?

Answer 27

Enumeration в два раза быстрее Iterator и использует меньше памяти. Iterator потокобезопасен, т.к. не позволяет другим потокам модифицировать коллекцию при переборе. Enumeration можно использовать только для read-only коллекций. Так же у него отсутствует метод remove();

Enumeration: hasMoreElement(), nextElement()
Iterator: hasNext(), next(), remove()

Question 28

Почему нет метода iterator.add() чтобы добавить элементы в коллекцию?

Answer 28

Единственная задача итератора это перебор коллекции. Каждая коллекция имеет метод add() которым вы можете воспользоваться. Нет смысла добавлять этот метод в итератор, потому что коллекции могут быть упорядоченными и неупорядоченными, и метод add() при этом должен быть устроен по разному.

Question 29

Почему в классе iterator нет метода для получения следующего элемента без передвижения курсора?

Answer 29

Итератор похож на указатель своими основными операциями: он указывает на отдельный элемент коллекции объектов (предоставляет доступ к элементу) и содержит функции для перехода к другому элементу списка (следующему или предыдущему). Контейнер, который реализует поддержку итераторов, должен предоставлять первый элемент списка, а также возможность проверить, перебраны ли все элементы контейнера (является ли итератор конечным). Таким образом без курсора просто нельзя будет реализовать безошибочное передвижение по коллекции.

Question 30

В чем разница между Iterator и ListIterator?

Answer 30

Есть три различия:

Iterator может использоваться для перебора элементов Set, List и Map. В отличие от него, ListIterator может быть использован только для перебора элементов коллекции List
Iterator позволяет перебирать элементы только в одном направлении, при помощи метода next(). Тогда как ListIterator позволяет перебирать список в обоих направлениях, при помощи методов next() и previous()
При помощи ListIterator вы можете модифицировать список, добавляя/удаляя элементы с помощью методов add() и remove(). Iterator не поддерживает данную функциональность.

Question 31

Какие есть способы перебора всех элементов List?

Answer 31

Есть 4 способа:

Цикл с итератором
Цикл for
Расширенный цикл for
Цикл while

Question 32

В чем разница между fail-safe и fail-fast свойствами?

Answer 32

В противоположность fail-fast, итераторы fail-safe не вызывают никаких исключений при изменении структуры, потому что они работают с клоном коллекции вместо оригинала.
Итератор коллекции CopyOnWriteArrayList и итератор представления keySet коллекции ConcurrentHashMap являются примерами итераторов fail-safe.

Question 33

Что делать, чтобы не возникло исключение ConcurrentModificationException?

Answer 33

Первым делом, можно подобрать другой итератор, работающий по принципу fail-safe. К примеру, если вы используете List, то можете взять ListIterator. Если же вам нужна устаревшая коллекция — то используйте перечислители.
В том случае, когда вышеизложенное вам не подходит, у вас есть три варианта:
При использовании JDK 1.5 или выше, вам подойдут классы ConcurrentHashMap и CopyOnWriteArrayList. Это самый лучший вариант
Вы можете преобразовать список в массив и перебирать массив
Вы можете блокировать изменения списка на время перебора с помощью блока synchronized
Обратите внимание, что последние два варианта негативно скажутся на производительности.

Question 34

Что такое стек и очередь, расскажите в чем их отличия?

Answer 34

Коллекции созданы для того чтобы хранить элементы для дальнейшей обработки. Кроме базовых операций интерфейса Collection, очереди поддерживают дополнительные операции добавления, удаления и проверки состояния элемента.
Обычно, но не обязательно очереди работают по принципу FIFO — первым пришел, первым ушел.
Стэк — почти как очередь, но работает по принципу LIFO — последним пришел, первым ушел.
Независимо от порядка добавления/удаления, голова очереди это элемент, который будет удален при вызове методов remove() или poll(). Также обратите внимание на то, что Stack и Vector оба потокобезопасны.

Использование: используйте очередь если вы хотите обрабатывать поток элементов в том же порядке в котором они поступают. Хорошо для списка заданий и обработки запросов.
Используйте стэк если вы хотите класть и удалять элементы только с вершины стэка, что полезно в рекурсивных алгоритмах.

Question 35

В чем разница между интерфейсами Comparable и Comparator?

Answer 35

В Java все коллекции, поддерживающие автоматическую сортировку, используют методы сравнения для того чтобы правильно рассортировать элементы. В качестве примера таких классов мы можем указать TreeSet, TreeMap и т.д.
Для того чтобы рассортировать элементы, класс должен реализовать интерфейсы Comparator или Comparable. Именно поэтому классы-обертки как Integer, Double и String реализуют интерфейс Comparable.
Интерфейс Comparable помогает сохранять естественную сортировку, тогда как Comparator позволяет сортировать элементы по разным особым шаблонам. Экземпляр компаратора обычно передается конструктору коллекции, если коллекция это поддерживает. Следует отметить, что интерфейс Comparable может быть реализован именно элементами коллекции или ключами Map, а Comparator реализуется отдельным объектом (это удобно, так как можно заготовить несколько реализаций для разных правил сортировок, не меняя при этом код элементов коллекции/ключей Map).

Question 36

Почему коллекции не наследуют интерфейсы Cloneable и Serializable?

Answer 36

Ну, простейший ответ — «потому что не надо». Функционал предоставляемый интерфейсами Cloneable и Serializable просто не нужен для коллекций. (Тут стоит сделать исключение для ArrayList и LinkedList, которые их реализуют).

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.