Java Interview Review
6.74K subscribers
12 photos
261 links
Популярные вопросы и ответы с собеседований на Java-разработчика.

Канал для Android-разработчиков @AndroidSobes

Связаться с нами @SobesAdmin

http://itsobes.ru/
Download Telegram
to view and join the conversation
Чем отличается final finally finalize? (1/2)

Тем, что это даже синтаксически разные вещи. Как и вопрос о методах Object, это способ начать разговор.

finalize – метод-финализатор из Object, мы уже рассмотрели в предыдущих постах.

final – модификатор, который применяется к переменным, полям, методам и классам. Переменная или поле становится неизменяемым и требует инициализации. Финальный метод нельзя переопределить в наследниках. Финальный класс не может иметь наследников вообще. Используется для создания хорошего (Effective Java Item 15) API по принципу наименьших привилегий.

Когда в методе используется локальная переменная внешней области видимости, она обязана быть effectively final. В этом случае ключевое слово final необязательно, но значение всё равно не должно меняться.

#Язык
Чем отличается final finally finalize? (2/2)

finally – часть языковой конструкции try-catch-finally.

Любое исключение, выброшенное из блока try переводит исполнение в самый соответствующий ему catch (при наличии). Этим продиктована необходимость располагать блоки catch в строгом порядке, от типа исключения-наследника, к родителю. В случае multicatch тот же порядок должен соблюдаться и внутри одного catch. Больше примеров про порядок.

После выполнится блок finally. Выполняется он в любом случае, было исключение или нет. Типичное использование – освобождение ресурсов, обязательные завершающие действия.

Для требующих финализации классов («ресурсов») добавляется интерфейс AutoCloseable, повторяющийся код блока final выносится в метод close и вызывается неявно в конце try-with-resources. Если в этой конструкции присутствует и явный final, он будет выполнен после.

#Язык
Какие существуют литералы?

Литерал – последовательность символов, обозначающая значение примитивного типа (или строки).

🔘 Целочисленные (Integer). Возможные форматы: 2019, 1__000_000 (с Java 7), 10048L (можно l, но будет путаться с 1), 0xfd12aa, 0b1011101, 07654321.

🔘 С плавающей точкой (floating-point). Возможные форматы: 123.4, 56.7e8, .07, 42F, 1.4D (избыточно, по умолчанию и так double).

🔘 Символы и строки. Символ (char) – в одинарных кавычках: 'R'. Спецсимволы пишутся с бэкслешем: '\n'. Любой символ можно представлять в виде escape-последовательности: '\u00F1'. Строковый литерал – последовательность символов в двойных кавычках: "Blabla". Для символов строки действуют те же правила.

🔘 Логические (boolean). true и false.

🔘 Специальный литерал null.

Все нюансы описаны в официальной документации.

#Язык
Какие бывают модификаторы?

🔘 Модификаторы доступа private, protected, public (рассмотрим подробнее в разделе #Классы)
🔘 Модификаторы для многопоточности synchronized и volatile (подробнее чуть позже)
🔘 static (рассмотрим подробнее в разделе #Классы)
🔘 final
🔘 abstract (рассмотрим подробнее в разделе #Классы)
🔘 native – реализация метода скрыта внутри JVM, нельзя указывать в пользовательском коде
🔘 transient – поле будет пропущено при сериализации
🔘 strictfp – самый экзотический, ограничивает точность вычисления для переменной с плавающей точкой до стандарта IEEE. Нужно для переносимости между платформами.

#Язык
Чем отличаются checked и unchecked исключения?

Вопрос формулируют по-разному, суть вопроса – объяснение иерархии классов исключений. Подробно описано в документации.

Исключения бывают checked и unchecked. Checked требуется указывать в сигнатуре метода в разделе throws; перехватывать или добавлять в throws в вызывающем его методе. Unchecked можно добавить, но не обязательно, перехватывать не обязательно даже если указана в throws.

🔘 Throwable – базовый класс для всего что может быть использовано с оператором throw и в конструкции try-catch
🔘 RuntimeException – «нормальные» unchecked-исключения
🔘 Error – unchecked исключения, которые означают «серьезные проблемы» приложения. Не должны обрабатываться (хотя технически можно). Теоретически JVM может находиться в невалидном состоянии и не давать больше никаких гарантий
🔘 Exception (кроме RuntimeException) – checked исключения

#Язык
Что такое synchronized?

Можно применять как модификатор метода, и как самостоятельный оператор с блоком кода. Выполняет код при захваченном мониторе объекта. В виде оператора объект указывается явно. В виде модификатора нестатического метода используется this, статического – .class текущего класса.

Один из основных инструментов обеспечения потокобезопасности. Одновременно выполняется не более одного блока synchronized на одном и том же объекте. Такая блокировка называется intrinsic lock или monitor lock, подробно рассматривается в Java Concurrency in Practice 2.3.1.

Блок synchronized также необходим для использования методов wait, notify, notifyAll.

#Язык
#Многопоточность
Что делает volatile?

volatile – ключевое слово для работы с многопоточностью. Не то же самое, что volatile в C++, не обязано делать что-либо с кэшем процессора. Оказывает на поле объекта ровно два эффекта.

Во-первых, чтение/запись такого поля становятся атомарными. Это применение актуально только для long и double, и не на всех платформах. Для остальных типов полей это верно и так.

Второй и самый интересный эффект – пара событий запись-чтение для такого поля являются synchronization actions. Значит, между ними существует отношение happens-before. Это значит, что существует гарантия, что произошедшее в памяти до записи будет видно после чтения. То есть будут успешно прочитаны значения, записанные в другие переменные.

Для полного понимания темы рекомендуется к просмотру доклад Алексея Шипилёва и документация. Лучше всего эффект volatile иллюстрирует задача из этого доклада, которую часто и дают в качестве этого вопроса. Вопрос – что выведет данный код:
int a; int b;

// thread 1:
a = 1;
b = 2;

// thread 2:
System.out.print(b);
System.out.print(a);

Трюк в том, что помимо очевидных 21 (поток 2 отработал после 1), 00 (поток 2 отработал до 1, переменные еще не инициализированы) и 01 (поток 2 сработал между записями), может быть и неожиданные 20. Дело в том, что для операторов одного потока действует program order, он гарантирует хотя бы видимость правильной последовательности операций. Между потоками необходим «мост» из happens-before. Его даст применение модификатора volatile к переменной b, неожиданный результат 20 будет исключен.

Этот эффект используется для получения простой и дешевой адаптации программы к многопоточной среде без использования сложных и ошибкоопасных техник блокировок и синхронизаций.

#Язык
#Многопоточность
Что лучше, ArrayList или LinkedList?

Самый избитый вопрос. Проверяет знание особенностей реализации (кишки ArrayList, кишки LinkedList) и эффективности операций в этих разных реализациях. В вопрос иногда добавляют Vectorпересинхронизированный и устаревший вариант ArrayList, который лучше заменить Collections.synchronizedList().

ArrayList хранит данные в массиве, LinkedList в двусвязном списке. Из этого вытекает разница в эффективности разных операций: ArrayList лучше справляется с изменениями в середине и ростом в пределах capacity, LinkedList – на краях. В целом обычно ArrayList лучше.

Стоит добавить, что для работы на краях лучше использовать реализации специально для этого спроектированного интерфейса Deque: например реализующую кольцевой буфер ArrayDeque.

#Коллекции
Как удалить элемент из ArrayList при итерации?

Обычно формулируется в виде задачи на внимательность «что здесь не так», например
for (String item : arrayList)
if (item.length() > 2)
arrayList.remove(item);

Подвох в том, что итератор ArrayList, который используется в таком варианте цикла for, является fail-fast, то есть не поддерживает итерацию с параллельной модификацией. А параллельная модификация случается даже в одном потоке, что демонстрирует этот пример. Следующий шаг итератора после удаления элемента выбросит ConcurrentModificationException.

Не исключение, но неожиданный результат получится если пользоваться не итератором, а обычным циклом for – при каждом удалении нумерация элементов будет сдвигаться.

Единственный способ удалить элемент из коллекции при обходе, не получив при этом ConcurrentModificationException или неопределенное поведение – удалить с помощью remove() того же инстанса итератора. Вариант ListIterator поможет, если в теле цикла требуется и работа с индексами.

Некоторые коллекции, такие как CopyOnWriteArrayList и ConcurrentHashMap адаптированные под многопоточную среду и имеют fail-safe итераторы.

#Коллекции
Какова структура Java Collections Framework? Почему Map не Collection?

Collection – хранилище отдельных значений, Map – хранилище ключ-значение. Отсюда разные методы этих интерфейсов. Если проще, разные сигнатуры методов put и add.

Collection в свою очередь делится на три основных группы, и соответствующих им интерфейса:
🔘 List – упорядоченные списки с возможностью содержания дубликатов и доступа по индексу (random access);
🔘 Queue – обычно FIFO-коллекции, предполагает добавление/удаление элементов с края. Интерфейс-наследник Dequeдвусвязная очередь;
🔘 Set – не обязательно упорядоченный набор уникальных (с точки зрения equals) значений;

HashMap можно привести к виду Collection вызвав например keySet(), entrySet() или values().

Большой обзор фреймворка и сравнение эффективности коллекций можно найти в статье на хабре. Для разговора об эффективности нужно понимать что такое О-нотация. Другая статья содержит практические замеры быстродействия (осторожно, старая публикация, Java 6).

#Коллекции
Как работает HashMap?

Один из популярнейших вопросов, потому что содержит много нюансов. Лучше всего подготовиться к нему помогает чтение исходного кода HashMap. Реализация подробно рассмотрена во множестве статей, например на хабре.

Нюансы которые стоит повторить и запомнить:
🔘 Общий принцип: внутренний массив table, содержащий бакеты (корзины) – списки элементов с одинаковыми пересчитанными хэш-суммами;
🔘 Пересчет хэш-суммы для умещения int индексов в capacity ячейках table;
🔘 rehash – удвоение размера table при достижении threshold (capacity*loadFactor) занятых бакетов;
🔘 Невозможность сжать однажды раздувшийся table;
🔘 Два способа разрешения коллизий: используемый в HashMap метод цепочек и альтернатива – открытая адресация;
🔘 Варианты для многопоточного использования: пересинхронизированная Hashtable и умная ConcurrentHashMap;
🔘 Оптимизация Java 8: превращение списка в бакете в дерево при достижении 8 элементов – при большом количестве коллизий скорость доступа растет с O(n) до O(log(n));
🔘 Явное использование бакета 0 для ключа null;
🔘 Связь с HashSetHashMap, в котором используются только ключи;
🔘 Нет гарантий порядка элементов;

Обсуждая этот вопрос на интервью вы обязательно затронете особенности методов equals/hashCode. Возможно придется поговорить об альтернативных хранилищах ключ-значение – TreeMap, LinkedHashMap.

#Коллекции
Как отсортировать Set/Map?

Для Map можно привести ключи/значения к виду Collection, переложить в новый List и отсортировать с помощью Collections.sort. То же делается с Set. Этот метод конечно же неэффективный, так как потребует полного копирования содержимого.

Эффективный способ – хранить данные уже отсортированными. Для таких реализаций созданы интерфейсы-наследники SortedSet и SortedMap.

Реализации SortedSet дают линейный порядок множества. Элементы упорядочены по возрастанию. Порядок либо натуральный (элементы реализуют интерфейс Comparable), либо его определяет переданный в конструктор Comparator.
Этот интерфейс добавляет методы получения подмножества от указанного элемента (tailSet), до элемента (headSet), и между двумя (subSet). Подмножество включает нижнюю границу, не включает верхнюю.

SortedSet расширяется интерфейсом NavigableSet для итерации по порядку, получения ближайшего снизу (floor), сверху (ceiling), большего (higher) и меньшего (lower) заданному элемента.

Все те же правила применяются к элементам SortedMap/NavigableMap относительно их ключей.

Основными реализациями являются TreeSet и TreeMap. Внутри это самобалансирующиеся красно-чёрные деревья. Их структура и способ балансировки – вопрос достойный отдельного поста. Другая любопытная реализация из java.util.concurrentConcurrentSkipListMap.

#Коллекции
Как создать immutable-коллекцию?

В Collections Framework имеется набор методов Collections.unmodifiable*() для различных типов коллекций. Такой метод вернет read-only обертку над переданной коллекцией. Так же как с Collections.synchronized*(), внутри используется не копия, а оригинальная коллекция.

Другой менее очевидный способ – метод Collections.empty*(). Он возвращает немодифицируемую пустую коллекцию. Попытка добавить элемент как и в случае unmodifiable приведет к UnsupportedOperationException.

#Коллекции
Какими коллекциями пользоваться в многопоточной среде?

Первый вариант – превратить в синхронизированную обычную коллекцию, вызвав соответствующий ее типу метод Collections.synchronized*(). Самый общий и самый примитивный способ, создает обертку с синхронизацией всех операций с помощью synchronized.

Если работа с коллекцией состоит в основном из чтения, лучшая в плане производительности альтернатива – CopyOnWriteArrayList, и содержащий его в реализации CopyOnWriteArraySet. Потокобезопасность достигается копированием внутреннего массива при любой модификации, оригинальный массив остается immutable. Program order достигается модификатором volatile на внутреннем массиве.

Третий вариант – использование Concurrent-коллекций:
🔘 Неблокирующие хэш-таблицы ConcurrentSkipListMap, ConcurrentHashMap и ConcurrentSkipListSet (хэш-таблица в основе реализации)
🔘 Неблокирующие очереди ConcurrentLinkedQueue и ConcurrentLinkedDeque
🔘 Большой набор различных блокирующих очередей

#Коллекции
#Многопоточность
Какие существуют примитивы?

В Java имеется 9 возможных типов значения переменной: ссылка на объект или один из восьми примитивных типов:
🔘 byte – знаковое целое число от -2^7 до 2^7-1;
🔘 short – знаковое целое число от -2^15 до 2^15-1;
🔘 int – знаковое целое число от -2^31 до 2^31-1;
🔘 long – знаковое целое число от -2^63 до 2^63-1;
🔘 float – знаковое число с плавающей точкой 32 бита стандарта IEEE 754;
🔘 double – то же, что и float, но 64 бита;
🔘 char – 16-битный символ Unicode, от '\u0000'(0) до '\uffff'(65535);
🔘 booleantrue или false;

По умолчанию поля примитивных типов принимают нулевые значения: 0, 0L, '\u0000', false. Про особенности работы, способ хранения и специальные значения чисел с плавающей точкой стоит почитать подробнее.

Отдельная интересная тема – boxing/unboxing. Каждый примитивный тип снабжен своей ссылочной версией. Примитивное значение заворачивается и разворачивается из него автоматически при необходимости. Это может приводить к большим затратам на выделение памяти, когда например int индекс цикла используется в качестве значения переменной Object и превращается в Integer без нужды – частая задача на собеседованиях. Еще классы-обертки содержат набор утилитарных методов для их примитивов.

Сколько памяти занимает примитив – вопрос с подвохом. Спецификация требует, чтобы размер был достаточным для всех значений. Конкретный размер определяется реализацией JVM, он может быть больше. Например в 64-bit HotSpot переменная boolean занимает не 1 бит, а 8.

Для полного погружения рекомендуется подробный официальный туториал по примитивным типам.

#Классы
Какие существуют типы в Java? (1/2)

В качестве типа переменной в Java может использоваться одна из пяти сущностей:

1. примитивный тип;
2. class – сложный тип, с поведением (API), возможно его реализацией и внутренним состоянием;
3. enum – перечисление. Тип с заданным конечным набором возможных значений;
4. interface – только описание поведения, без состояния. С Java 8 может иметь дефолтную реализацию. Возможно множественное наследование интерфейсов;
5. @interface – аннотация. Пассивная метаинформация уровня класса: само ее наличие, параметры и поведение. Обычно используется для описания особых свойств (@Deprecated), для использования фреймворками (@Test) или инструментами разработки (@NotNull);

Новые примитивы создавать пока нельзя. Остальные типы называются ссылочными – переменная несет не значение, а ссылку на экземпляр. Для каждого ссылочного типа при компиляции создается отдельный .class файл. Его содержимое рассмотрим позднее.

Теме посвящена глава 8 спецификации.

#Классы
Какие существуют типы в Java? (2/2)

Класс бывает:
1. Абстрактный – помеченный ключевым словом abstract. Не может иметь экземпляры, может иметь нереализованные абстрактные методы, также с модификатором abstract и без тела. Похож на частично реализованный интерфейс с состоянием, хотя с точки зрения JVM это совсем другая сущность;
2. Внутренний (inner, non-static nested) – объявленный внутри другого класса. Не может иметь статических объявлений. Имеет доступ ко всем внутренностям экземпляра внешнего класса. Если член внешнего класса foo перекрыт членом внутреннего (shadowing), обратиться к внешнему можно с помощью конструкции OuterClassname.this.foo, без перекрытия сработает просто foo. Инстанциируется только от экземпляра внешнего класса: outer.new Inner();
3. Вложенный (nested, inner static) – имеет доступ ко всем статическим членам внешнего класса. В остальном ничем не отличается от обычного класса;
4. Локальный – объявленный внутри метода. Является внутренним классом, в случае объявления в статическом методе без доступа к экземпляру внешнего класса. Не имеет модификаторов доступа;
5. Анонимный – локальный класс, объявленный без имени, непосредственно при инстанциировании, расширением другого класса или интерфейса. В отличие от других вложенных классов, анонимный может расширять только один класс или интерфейс. Не может быть абстрактным или финальным. Лямбда-выражение является сокращенной записью создания объекта анонимного наследника функционального интерфейса;
6. Финальный – с модификатором final, нерасширяемый;

Внутренние и вложенные классы могут иметь несколько уровней вложенности. Модификаторы abstract и final несовместимы, но по отдельности применимы к различным внутренним классам (кроме анонимного). Подробно разные виды вложенных классов рассмотрены в официальном туториале.

#Классы
Что такое static?

Ключевое слово static используется для объявления вложенных классов, статических методов, полей, блоков инициализации и статических импортов.

Статические поля и методы – члены класса а не экземпляра, потому к ним можно обращаться через имя класса. Код статического блока или метода имеет доступ только к статическим членам. Статические поля не участвуют в сериализации.

Для статических методов используется раннее связывание, то есть вызов конкретного метода разрешается на этапе компиляции, не работают перегрузка и переопределение в наследниках.

Статический блок инициализации выполняется потокобезопасно, один раз сразу после загрузки класса класслоадером. Инициализаторы статических полей выполняются в неявном статическом блоке. Блоков может быть несколько, выполнятся они в порядке объявления.

Статический импорт (static import) импортирует статические члены классов в .java-файл.

#Классы
В чем разница между разными модификаторами доступа?

🔘 private – доступ только непосредственно из этого класса и его внутренних/вложенных классов;
🔘 package-private – доступ из всех классов этого пакета. Наследники доступа не имеют. Применяется когда модификатор не указан;
🔘 protected – доступ из всех классов этого пакета и всех наследников;
🔘 public – никаких ограничений доступа;

Модификаторы доступа применяются к классам, интерфейсам, методам и полям. Они нужны для реализации принципа наименьших привилегий и для отделения внутренней реализации от частей публичного API.

Вопросу посвящен Effective Java Item 13 и глава 6.6 спецификации.

#Классы
Опишите процесс создания экземпляра класса

Сначала класс и цепочка его предков должны быть загружены, сверху вниз. Рассмотрим ClassLoader и процесс загрузки классов в будущих постах. Здесь важно сказать, что класс загружается только один раз, при первом к нему обращении в рамках одного класслоадера.

После загрузки каждого класса выделяется память под его статические поля и выполняются статические блоки инициализации. В будущем возможно будет ленивой не только загрузка всего класса, но и инициализация его статических финальных полей.

Далее инстанциируется сам экземпляр. Как и с загрузкой классов, процесс выполняется для всей цепочки наследования, с самого дальнего родителя:
1. Выделяется память в куче для экземпляра, получается ссылка на этот экземпляр;
2. Выполняются инициализации нестатических полей и блоков инициализации в порядке объявления;
3. Вызывается конструктор;

Статические поля интерфейсов не инициализируются при создании объекта, а другого состояния интерфейс не имеет – это исключает вопрос порядка инициализации предков при множественном наследовании.

В процессе конструирования объекта может возникать проблема виртуального вызова в конструкторе, свойственная для многих языков. Effective Java Item 17 рекомендует не использовать переопределяемые методы в расширяемом классе. Иллюстрация неочевидного поведения в результате приведена ниже:

#Классы
new Integer(128) == 128?

Для всех классов-оберток над примитивами кроме Float и Double работает механизм кэширования. Некоторые значения создаются на этапе инициализации класса, и переиспользуются когда объект создается не оператором new (например с помощью valueOf).

Кэшируемые значения – оба возможных Boolean, Character до '\u007f' (127) и все целые числа от -128 до 127 включительно. С Java 7 верхнюю границу для Integer можно увеличить параметром java.lang.Integer.IntegerCache.high.

Значения кэшируются и во многих других встроенных классах: BigDecimal, Currency, пустые коллекции. Детали можно узнавать из исходников и документаций, так как эти кэши реализованы не на уровне JVM а в коде классов.

В конкретно этом примере скрыт еще один подвох: объект класса-обертки сравнивается с примитивом. Это приводит к анбоксингу и сравнению значений. И ответ на вопрос – да.

#Классы