👀 Задачи с собеседований: Реализация метода equals() (middle)

- Как правильно переопределить метод equals()?

💡 Ключевые моменты:

▪️ Рефлексивность — объект должен быть равен самому себе.
▪️ Симметричность — если a.equals(b), то и b.equals(a) должно быть истинно.
▪️ Транзитивность — если a.equals(b) и b.equals(c), то a.equals(c) должно быть истинно.
▪️ Непротиворечивость — несколько вызовов метода equals() на одном и том же объекте должны возвращать одно и то же значение, если объекты не изменились.
▪️ null — вызов a.equals(null) должен возвращать false.

Реализация на картинке 👆🏻

❓ Что такое String Pool?

String Pool — это специальная область памяти в Java Heap, предназначенная для хранения строковых литералов. Когда создаётся строка, JVM проверяет, есть ли уже такая строка в пуле. Если она найдена, то возвращает ссылку на существующую строку, а если нет — добавляет её в пул. Это помогает уменьшить потребление памяти, так как одинаковые строковые литералы не создаются несколько раз.

Важно отметить, что строки, созданные с помощью new String(), не попадают в пул автоматически, их нужно туда добавлять вручную с помощью метода intern().

❓ Что за принцип KISS?

❌ Неверно: KISS – это принцип, который означает «делай максимально просто". Нужно всегда делать код минималистичным и без сложных конструкций и логики.

✔️ Правильный ответ: KISS (Keep It Simple, Stupid) — это принцип, который заключается в том, чтобы создавать как можно более простой и понятный код, избегая излишней сложности и чрезмерной абстракции. Его цель — сделать код легким для понимания и сопровождения. Однако KISS не означает упрощение до ущерба функциональности. Применение KISS требует правильного баланса между простотой и выполнением поставленных задач. Важно не путать упрощение с урезанием необходимого функционала или нарушением архитектуры.

❓ Где лучше хранить пароль: в строке или в массиве символов?

Пароль лучше хранить в массиве символов, потому что:

- Строки в Java неизменяемы, и их нельзя явно удалить из памяти. Они остаются там до сборки мусора, что может привести к утечке пароля.
- Массив можно очистить вручную после использования (путём перезаписи значения), что даёт больший контроль над временем хранения данных.

❓ Что такое пагинация, и зачем она нужна в работе с базой данных?

Пагинация — это техника разделения больших объемов данных на небольшие страницы для их поэтапной загрузки. Она особенно важна, когда мы работаем с большими таблицами, чтобы не загружать все записи сразу, что может привести к перегрузке памяти и увеличению времени обработки.

❓ Зачем нужен enum?

Enum используется для представления набора конечных значений, которые имеют логическую связь друг с другом. Это полезно в ситуациях, когда есть фиксированный список опций, например, дни недели, месяцы, состояния или команды.

Преимущества enum:

- Типобезопасность: Исключает ошибки, связанные с некорректными строковыми или числовыми значениями.
- Читаемость: Код становится более понятным, так как вместо магических чисел или строк используются осмысленные имена.
- Расширенные возможности: Можно добавлять методы и конструкторы, что делает enum мощнее, чем обычные константы.

ℹ️ Как устроен под капотом TreeMap?

TreeMap — это реализация интерфейса Map в Java, которая сохраняет элементы в отсортированном порядке. В отличие от HashMap и LinkedHashMap, которые не гарантируют порядок, TreeMap организует элементы по естественному порядку или с помощью заданного Comparator. Это достигается с помощью красно-чёрного дерева, структуры данных, поддерживающей отсортированный порядок с высокой эффективностью.

🔹 Структура TreeMap

TreeMap основан на красно-чёрном дереве, что позволяет выполнять операции вставки, удаления и поиска за логарифмическое время:

▪️ Каждая запись (node) в TreeMap содержит ссылки на левый и правый дочерние узлы, а также на родительский узел. Красно-чёрное дерево поддерживает сбалансированность, что минимизирует высоту дерева.
▪️ Каждый узел имеет атрибут «цвет» — красный или чёрный, что позволяет TreeMap быстро балансировать дерево при добавлении или удалении элементов.

🔹 Производительность

▪️ Вставка: Добавление новых элементов выполняется за O(log n), так как операция требует соблюдения порядка и может потребовать перестройки дерева для поддержания баланса.
▪️ Удаление: Удаление элементов также выполняется за O(log n), с обязательной корректировкой баланса дерева.
▪️ Поиск: Поиск элементов по ключу также занимает O(log n), благодаря сбалансированному дереву.

🔹 Использование памяти

Каждый узел в TreeMap содержит ссылки на дочерние узлы и родительский узел, а также информацию о цвете. Из-за этого TreeMap требует больше памяти, чем обычный HashMap, но сохраняет отсортированный порядок ключей.

🔹 Преимущества и недостатки

▪️ Преимущества:

- Поддержание отсортированного порядка: TreeMap гарантирует, что элементы будут отсортированы по возрастанию (или согласно Comparator), что полезно для приложений, где важен порядок ключей.
- Быстрая навигация: TreeMap поддерживает методы для нахождения минимальных и максимальных элементов, а также диапазонные операции, такие как subMap, headMap и tailMap.
- Балансировка: Красно-чёрное дерево автоматически балансируется, что обеспечивает высокую производительность на больших наборах данных.

▪️ Недостатки:

- Более высокие временные затраты на вставку и удаление: В отличие от HashMap и LinkedHashMap, TreeMap требует логарифмическое время на операции из-за необходимости поддержания баланса.
- Более высокое потребление памяти: Дополнительные ссылки и атрибуты для балансировки увеличивают использование памяти по сравнению с HashMap.
- Не поддерживает null ключи: В TreeMap нельзя использовать null в качестве ключа, что ограничивает его использование в некоторых сценариях.

❓ Что означает буква "O" в SOLID?

"O" — это Open/Closed Principle (Принцип открытости/закрытости). Классы должны быть открыты для расширения, но закрыты для модификации. Это означает, что поведение класса можно изменять через наследование или реализацию интерфейсов, не изменяя его исходный код.

🧑‍💻 Пример:
Вместо изменения существующего класса для добавления новой функциональности, мы можем создать новый класс, который расширит существующий, сохраняя оригинальный код неизменным.

❓ Чем отличается процесс от потока?

Процесс — это отдельная программа, выполняющаяся в своей выделенной области памяти. У каждого процесса есть собственное адресное пространство, и он изолирован от других процессов. Взаимодействие между процессами требует механизмов межпроцессного взаимодействия (IPC), таких как сокеты, каналы или общая память. Это делает процессы более независимыми, но обмен данными между ними — более сложным и ресурсозатратным.

Поток (или "нить") — это "легковесная" единица выполнения, которая работает в рамках одного процесса и использует общую память этого процесса. В Java потоки одного процесса могут совместно использовать объекты и переменные, что значительно упрощает взаимодействие между ними по сравнению с процессами. Однако такая общая память влечет за собой риски, такие как состояния гонок и необходимость синхронизации, чтобы избежать конфликтов при одновременном доступе к ресурсам.

❓ В чем основные различия между checked и unchecked исключениями?

Проверяемые исключения (Checked Exceptions) требуют обработки во время компиляции. Это исключения, которые происходят из класса Exception, но не являются подклассами RuntimeException. Нужно либо обрабатывать такие исключения с помощью try-catch, либо объявлять их в сигнатуре метода с ключевым словом throws. Их цель — предупредить ошибки, которые могут быть предсказаны, но неизбежны, например, проблемы с доступом к файлам.

Непроверяемые исключения (Unchecked Exceptions) включают в себя RuntimeException и его подклассы, такие как NullPointerException, IndexOutOfBoundsException и IllegalArgumentException. Эти исключения происходят во время выполнения и сигнализируют о логических ошибках в коде, которые обычно можно избежать, если правильно построить логику программы. Обработка таких исключений — выбор разработчика, поскольку они не проверяются компилятором и, как правило, возникают из-за ошибок программиста, которые не связаны с внешними условиями.

❓ В чём разница между throw и throws?

- throws: указывается в сигнатуре метода, чтобы сообщить, какие исключения метод может выбросить. Например, если метод может генерировать FileNotFoundException, это указывается так:

public void readFile() throws FileNotFoundException { ... }

Здесь throws не выбрасывает исключение, а только предупреждает, что оно может возникнуть.

- throw: используется непосредственно в теле метода, чтобы выбросить конкретное исключение. Пример:

if (file == null) {
    throw new FileNotFoundException("Файл не найден");
}

Здесь throw запускает исключение, когда возникает определённое условие.

❓ Что такое прокси-объект и для чего он используется?

Прокси-объект — это объект-заместитель, который выступает посредником между клиентом и реальным объектом, контролируя доступ к этому объекту. Он реализует тот же интерфейс, что и сам объект, и может добавлять дополнительную логику, не изменяя поведение основного объекта.

- В Spring прокси-объекты часто создаются для применения аспектов (AOP), таких как логирование, транзакции или безопасность.
- В Hibernate прокси-объекты широко применяются для реализации ленивой загрузки.

❓ Что такое ClassLoader?

ClassLoader — это компонент JVM, который отвечает за загрузку классов в память во время выполнения. В отличие от многих языков, Java не загружает все классы сразу. Вместо этого, каждый класс загружается только тогда, когда он необходим, что позволяет экономить ресурсы и управлять зависимостями более гибко.

🔍 Основные типы ClassLoader:

Bootstrap ClassLoader — загружает основные библиотеки Java из JDK (например, java.lang.*, java.util.*).
Extension ClassLoader — загружает расширения или библиотеки, находящиеся в папке ext внутри JDK.
Application (System) ClassLoader — загружает классы, определенные в CLASSPATH приложения.

Каждый ClassLoader сначала пытается передать задачу загрузки родительскому класслоадеру, обеспечивая таким образом иерархическую структуру загрузки. Также позволяет запускать разные версии библиотек одновременно, предотвращая конфликты классов.

ℹ️ Как устроен под капотом HashMap?

HashMap — это коллекция, обеспечивающая хранение пар "ключ-значение" и быструю работу с элементами за амортизированное O(1) время для операций вставки и поиска.

🔹 Структура HashMap

В основе HashMap лежит массив, где каждый элемент представляет собой "корзину" (bucket), и эти корзины хранят связные списки или сбалансированные деревья. Как работает эта структура:

▪️ Ключи: Ключ должен быть иммутабельным, а также допускается null в качестве ключа.
▪️ Хэширование: Для вычисления индекса бакета HashMap находит хэш для ключа. Далее используется операция побитового И (&) хэш-функции и n-1, где n - текущий размер массива бакетов (index = (n - 1) & hash).
▪️ Коллизии и цепочки: Если несколько ключей попадают в одну корзину (коллизия), HashMap использует связные списки для хранения этих значений. Когда длина связного списка превышает 8 элементов, HashMap автоматически преобразует его в красно-черное дерево для повышения эффективности поиска и вставки, обеспечивая O(log n) сложность для операций в таких корзинах.

🔹 Производительность

▪️ Добавление: За амортизированное O(1) время. При добавлении ключа HashMap сначала вычисляет хэш, а затем индекс корзины, где будет храниться элемент. Если корзина пуста, добавляется новый элемент. Если элемент с таким ключом уже есть, он заменяется.
▪️ Удаление: В зависимости от структуры корзины, время удаления элемента составляет O(1) для небольших корзин или O(log n) для корзин, содержащих красно-черное дерево.
▪️ Поиск: За амортизированное O(1) время при низком уровне коллизий. Однако в случае высоких коллизий и преобразования корзины в дерево сложность поиска возрастает до O(log n).

🔹 Использование памяти

Каждый элемент HashMap хранит не только ключ и значение, но также ссылки на следующий элемент в связном списке (или ссылки в дереве, если оно используется). Для эффективной работы HashMap настраивается порог "коэффициента загрузки" (load factor), после которого размер массива увеличивается вдвое, чтобы сократить количество коллизий.

🔹 Преимущества и недостатки

▪️ Преимущества:
- Доступ к элементам за амортизированное O(1).
- Возможность использования как связных списков, так и красно-черных деревьев позволяет HashMap эффективно справляться с коллизиями.

▪️ Недостатки:
- HashMap не гарантирует порядок элементов, в отличие от, например, TreeMap.
- Ссылки на элементы создают определенные накладные расходы, а при увеличении массива корзин в процессе реасширения требуются дополнительные ресурсы.

❓ Разница между итераторами fail-fast и fail-safe?

🔹 Fail-fast итераторы обнаруживают изменения в коллекции во время итерации (например, добавление или удаление элементов) и немедленно выбрасывают ConcurrentModificationException. Эти итераторы работают напрямую с исходной коллекцией и обеспечивают высокую производительность, но не защищены от одновременных модификаций. Примеры коллекций, поддерживающих fail-fast итераторы, — ArrayList, HashSet, HashMap.

🔹 Fail-safe итераторы, в свою очередь, создают копию коллекции для итерации, что позволяет обходить коллекцию, даже если в нее вносятся изменения во время обхода. Они защищены от ConcurrentModificationException, но требуют больше памяти и процессорных ресурсов. Примеры коллекций, поддерживающих fail-safe итераторы, — CopyOnWriteArrayList и ConcurrentHashMap.

❓ Что такое Garbage Collector?

Garbage Collector (GC) — это компонент JVM, который управляет памятью приложения. Он освобождает память, удаляя объекты, которые больше не используются, и к которым нет активных ссылок. Благодаря GC можно не заботиться о ручном освобождении памяти, как в некоторых других языках, что упрощает разработку и снижает риск утечек памяти.