대기업이 가장 묻고 싶어하는 자바 컬렉션 면접 질문

소위 대기업의 JAVA 인터뷰 질문을 읽은 후, 그들은 모두 JAVA 컬렉션 클래스 사용을 매우 중요하게 생각한다는 것을 알았습니다. 하지만 저는 이 측면에 대해 아는 바가 거의 없으므로 시간을 들여 배워야 합니다. 그것.

java.util 패키지에는 일련의 중요한 컬렉션 클래스가 포함되어 있습니다. 컬렉션 클래스의 경우 마스터해야 할 주요 사항은 내부 구조와 컬렉션 순회를 위한 반복 모드입니다.

인터페이스: 컬렉션

컬렉션은 가장 기본적인 컬렉션 인터페이스입니다. 컬렉션은 개체 그룹, 즉 컬렉션의 요소를 나타냅니다. 일부 컬렉션은 동일한 요소를 허용하지만 다른 컬렉션은 허용하지 않습니다. 어떤 종류는 있고 다른 것들은 그렇지 않습니다. Java SDK는 Collection에서 직접 상속되는 클래스를 제공하지 않습니다. Java SDK에서 제공하는 클래스는 모두 List 및 Set과 같이 Collection에서 상속되는 "하위 인터페이스"입니다.

Collection 인터페이스를 구현하는 모든 클래스는 두 가지 표준 생성자를 제공해야 합니다. 매개 변수가 없는 생성자는 빈 컬렉션을 만드는 데 사용되고, Collection 매개 변수가 있는 생성자는 새 컬렉션을 만드는 데 사용됩니다. 전달된 컬렉션과 동일한 요소입니다. 후자의 생성자를 사용하면 사용자가 컬렉션을 복사할 수 있습니다.

기본 인터페이스 메소드: boolean add(Ojbect c)
부울을 반환하지만 추가의 성공 여부를 나타내지는 않습니다. 이 반환 값의 의미는 add() 이후에 있다는 것입니다. 실행, 컬렉션 내용이 변경되었는지 여부(즉, 요소의 수, 위치 등이 변경되었는지 여부). 비슷한 addAll,remove,removeAll,remainAll은 동일합니다.

Iterator 모드를 사용하여 컬렉션 순회

컬렉션에는 컬렉션의 모든 요소를 ​​순회하기 위한 Iterator(반복자)를 반환하는 iterator()라는 중요한 메서드가 있습니다. Iterator 패턴은 다양한 컬렉션 클래스의 액세스 논리를 추상화하여 컬렉션의 내부 구조가 클라이언트에 노출되는 것을 방지할 수 있습니다. 일반적인 사용법은 다음과 같습니다.

Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代器
while(it.hasNext()) {
    Object obj = it.next(); // 得到下一个元素
}

컬렉션을 탐색하기 위해 "포인터"를 유지할 필요가 없습니다. 모든 내부 상태는 Iterator에 의해 유지되며 이 Iterator는 다음에 의해 생성됩니다. 팩토리 메소드를 통한 컬렉션 클래스.

각 컬렉션 클래스에서 반환되는 Iterator의 특정 유형은 다를 수 있지만 모두 Iterator 인터페이스를 구현하므로 어떤 종류의 Iterator인지는 신경 쓸 필요가 없습니다. Iterator 인터페이스 이것은 인터페이스의 장점이자 객체지향의 장점입니다.

순회 프로세스가 원활하게 완료되도록 하려면 순회 프로세스 중에 컬렉션의 내용이 변경되지 않도록 해야 합니다(Iterator의 Remove() 메서드 제외). 안정적인 순회를 보장하려면 이 컬렉션을 하나의 스레드에서만 사용하거나 여러 스레드에서 순회 코드를 동기화해야 합니다.

Collection 인터페이스에서 파생된 두 가지 인터페이스는 List와 Set입니다.

목록 인터페이스

목록은 순서가 지정된 컬렉션입니다. 이 인터페이스를 사용하면 각 요소의 삽입 위치를 정밀하게 제어할 수 있습니다. 사용자는 Java의 배열과 유사한 인덱스(배열 첨자와 유사한 목록의 요소 위치)를 사용하여 목록의 요소에 액세스할 수 있습니다. 아래에 언급된 Set과 달리 List는 동일한 요소를 허용합니다.

List는 Collection 인터페이스에 필요한 iterator() 메소드 외에도 ListIterator 인터페이스를 반환하는 listIterator() 메소드를 제공합니다. 이는 표준 Iterator 인터페이스와 비교하여 ListIterator에는 add() 및 유사한 메소드를 사용하면 요소를 추가, 삭제, 설정하고 앞으로 또는 뒤로 이동할 수 있습니다.

List 인터페이스를 구현하는 일반적인 클래스에는 LinkedList, ArrayList, Vector 및 Stack이 있습니다.

LinkedList 클래스

LinkedList는 List 인터페이스를 구현하고 null 요소를 허용합니다. 또한 LinkedList는 LinkedList의 헤드 또는 테일에 추가 가져오기, 제거 및 삽입 메서드를 제공합니다. 이러한 작업을 통해 LinkedList를 스택, 큐 또는 데크로 사용할 수 있습니다.

LinkedList에는 동기화된 메소드가 없습니다. 여러 스레드가 동시에 List에 액세스하는 경우 액세스 동기화를 자체적으로 구현해야 합니다. 한 가지 해결책은 목록을 생성할 때 동기화된 목록을 구성하는 것입니다.
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(…));

ArrayList 클래스

ArrayList는 가변 크기 배열을 구현합니다. null을 포함한 모든 요소를 ​​허용합니다. ArrayList가 동기화되지 않았습니다.
size, isEmpty, get 및 set 메소드는 일정한 시간에 실행됩니다. 그러나 add 메서드의 비용은 상각 상수이며, n 요소를 추가하려면 O(n) 시간이 필요합니다. 다른 방법에는 선형 실행 시간이 있습니다.

각 ArrayList 인스턴스에는 요소를 저장하는 데 사용되는 배열의 크기인 용량(Capacity)이 있습니다. 이 용량은 새 요소가 추가됨에 따라 자동으로 증가하지만 증가 알고리즘은 정의되지 않습니다. 많은 수의 요소를 삽입해야 하는 경우 삽입 전에 verifyCapacity 메서드를 호출하여 ArrayList의 용량을 늘려 삽입 효율성을 높일 수 있습니다.

LinkedList와 마찬가지로 ArrayList도 동기화되지 않습니다.

Vector 클래스

Vector는 ArrayList와 매우 유사하지만 Vector는 동기화됩니다. Vector에 의해 생성된 Iterator는 ArrayList에 의해 생성된 Iterator와 동일한 인터페이스를 가지지만 Vector는 동기화되기 때문에 Iterator가 생성되어 사용 중일 때 다른 스레드가 Vector의 상태를 변경합니다(예: 일부 요소 추가 또는 제거). , Iterator 메서드를 호출하면 ConcurrentModificationException이 발생하므로 예외를 catch해야 합니다.

Stack 클래스

Stack은 Vector에서 상속받고 후입선출 스택을 구현합니다. Stack은 Vector를 스택으로 사용할 수 있는 5가지 추가 메서드를 제공합니다. 기본적인 push, pop 메소드와 peek 메소드는 스택의 맨 위에 요소를 가져오고,empty 메소드는 스택이 비어 있는지 테스트하며, search 메소드는 스택에서 요소의 위치를 ​​감지합니다. 스택은 생성된 후 빈 스택입니다.

Set 인터페이스

Set은 반복되는 요소를 포함하지 않는 컬렉션입니다. 즉, e1과 e2의 두 요소는 e1.equals(e2)=false를 가지며 Set은 최대 하나를 갖습니다. 널 요소.

분명히 Set 생성자에는 전달된 Collection 매개 변수가 중복 요소를 포함할 수 없다는 제약 조건이 있습니다.

참고: 변경 가능한 객체는 주의해서 다루어야 합니다. Set의 변경 가능한 요소가 상태를 변경하여 Object.equals(Object)=true가 되면 몇 가지 문제가 발생합니다.

Map 인터페이스

Map은 Collection 인터페이스를 상속하지 않는다는 점에 유의하세요. Map은 키-값 매핑을 제공합니다. Map은 동일한 키를 포함할 수 없으며 각 키는 하나의 값만 매핑할 수 있습니다. Map 인터페이스는 세 가지 종류의 세트 뷰를 제공합니다. 맵의 콘텐츠는 키 세트 세트, 값 세트 세트 또는 키-값 매핑 세트로 간주될 수 있습니다.

Hashtable 클래스

Hashtable은 Map 인터페이스를 상속하고 키-값 매핑의 해시 테이블을 구현합니다. null이 아닌 모든 객체는 키나 값으로 사용될 수 있습니다.

데이터를 추가하려면 put(key, value)을 사용하고, 데이터를 제거하려면 get(key)을 사용하세요. 이 두 가지 기본 작업의 시간 비용은 일정합니다.

해시테이블은 초기 용량과 부하율이라는 두 가지 매개변수를 통해 성능을 조정합니다. 일반적으로 기본 부하 계수 0.75는 시간과 공간 간의 균형을 더 잘 유지합니다. 로드 비율을 늘리면 공간을 절약할 수 있지만 해당 검색 시간이 늘어나 가져오기 및 넣기와 같은 작업에 영향을 미칩니다.

Hashtable을 사용하는 간단한 예는 다음과 같습니다. Hashtable에 1, 2, 3을 넣고 키는 각각 "one", "two", "3"입니다.
Hashtable 번호 = new Hashtable( );
numbers.put(“one”, new Integer(1));
numbers.put(“two”, new Integer(2));
numbers.put(“ three”, new Integer(3));

2와 같은 숫자를 검색하려면 해당 키를 사용합니다.
Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);
System.out.println(“two = ” + n);

키로 사용되는 객체는 해시 함수를 계산하여 해당 값의 위치를 ​​결정하므로 키로 사용되는 모든 객체는 hashCode 및 equals 메소드를 구현해야 합니다. hashCode 및 equals 메소드는 루트 클래스 Object에서 상속됩니다. 사용자 정의 클래스를 키로 사용하는 경우 두 객체가 동일한 경우, 즉 obj1.equals( obj2)=true인 경우 해당 hashCode는 동일해야 하지만 두 개체가 서로 다른 경우에는 hashCode가 반드시 다른 것은 아닙니다. 두 개체의 hashCode가 동일하면 이러한 현상을 충돌이 발생합니다. 해시 테이블 작업에 소요되는 시간 오버헤드가 증가하므로 해시 테이블 작업 속도를 높이기 위해 잘 정의된 hashCode() 메서드를 정의해 보십시오.

동일한 객체에 다른 hashCode가 있는 경우 해시 테이블 작업에서 예상치 못한 결과가 발생합니다(예상된 get 메서드가 null을 반환함). 이 문제를 방지하려면 한 가지만 기억하면 됩니다. 즉, 동시에 복사합니다. time은 메소드와 hashCode 메소드 중 하나만 작성하는 것이 아니라 메소드와 같습니다.

해시테이블은 동기식입니다.

HashMap 클래스

HashMap은 HashMap이 비동기식이고 null, 즉 null 값과 null 키를 허용한다는 점을 제외하면 Hashtable과 유사합니다. 그러나 HashMap을 Collection으로 처리할 때(values() 메서드는 Collection을 반환할 수 있음) 반복자 작업 시간 오버헤드는 HashMap의 용량에 비례합니다. 따라서 반복 연산의 성능이 매우 중요하다면 HashMap의 초기 용량을 너무 높게 설정하거나 부하율을 너무 낮게 설정하지 마십시오.

WeakHashMap 클래스

WeakHashMap은 키에 대한 "약한 참조"를 구현하는 향상된 HashMap입니다. 키가 더 이상 외부에서 참조되지 않으면 해당 키는 GC에서 재활용될 수 있습니다.

요약

스택, 큐 등의 작업이 포함된 경우에는 List를 사용하는 것이 좋습니다. 요소를 빠르게 삽입하고 삭제하려면 LinkedList를 사용하는 것이 좋습니다. , ArrayList를 사용해야 합니다.

프로그램이 단일 스레드 환경에 있거나 하나의 스레드에서만 액세스가 수행되는 경우 더 효율적인 비동기 클래스를 고려하십시오. 여러 스레드가 동시에 클래스를 작동할 수 있는 경우 동기화된 클래스는 다음과 같습니다. 사용됩니다.

해시 테이블의 작동에 특별한 주의를 기울이십시오. 키로 사용되는 객체는 equals 및 hashCode 메소드를 올바르게 재정의해야 합니다.

ArrayList 대신 List를 반환하는 등 실제 유형이 아닌 인터페이스를 반환하도록 하세요. 그러면 나중에 ArrayList를 LinkedList로 교체해야 하는 경우 클라이언트 코드를 변경할 필요가 없습니다. 이것은 추상화를 위한 프로그래밍입니다.