С 01.11 по 07.11
Предыдущий пост(с 25.10 по 31.10)

Воскресный мотивационный пост:
не было мотивации

Запись встреч/видео:
GraphQL. Как усложнение упрощает жизнь

Обучающие статьи:

Java:
Коллекции в Java

Глава 5. Map — отображения (словари)
Основные методы: put - глубокое погружение в механизм добавления элементов
Основные методы: get - глубокое погружение в механизм поиска элементов

gRPC
Типы RPC в gRPC
gRPC в продакшене

Полезные статьи и видео:
Маппинг даты и времени в Hibernate и JPA
Гибкий поиск в Spring Data Elasticsearch: Превращаем «првт мр» в «Привет, мир!»

Build AI-Powered Apps with MCP Clients in Spring AI

Как и всегда, задачи можно найти под тегом - #Tasks, вопросы с собеседований - #собеседование

Оглавление.

Раздел 1: Знакомство с Java

Глава 1. Введение в Java
Введение в Java
Области применения Java
Как установить JDK

Глава 2. Настройка среды разработки
Основы работы с терминалом в Java
Обзор платформ для разработки на Java

Глава 3. Первая программа
Первая программа на Java

Оглавление.

Раздел 4: Управляющие конструкции

Глава 1. Условные операторы
if / else в Java
Switch/case в Java

Глава 2. Циклы
while / do-while в Java
for, foreach
Break, continue, метки (label) в Java

Оглавление.

Раздел 5. Основы ООП

Глава 1. Классы и объекты
ООП. Классы и объекты
Классы и объекты Конструкторы. Перегрузка. Ключевое слово this

Глава 2. Инкапсуляция
Инкапсуляция Принцип инкапсуляции: скрытие внутреннего состояния
Геттеры и сеттеры. Инкапсуляция как интерфейс класса

Глава 3. Наследование
Расширение классов с extends
Переопределение и ключевое слово super

Глава 4. Полиморфизм
Полиморфизм. Поведение через суперкласс и интерфейс
Полиморфизм. instanceof и приведение типов

Глава 5. Абстракция
Абстракция. Абстрактные классы и методы
Интерфейсы. Default и static методы

Глава 6. Ключевые модификаторы ООП
final: переменные, методы, классы
static: поля, методы, блоки инициализации
Перечисления (enum)

Глава 7. Принципы проектирования и хорошего кода
Принципы проектирования и хорошего кода: SOLID
DRY, KISS, YAGNI
Композиция vs Наследование

Оглавление.

Раздел 6. Коллекции

Глава 1. Введение в коллекции
Обзор Java Collections Framework. Интерфейсы Collection и Map. Иерархия коллекций. Отличия коллекций от массивов
Основные характеристики коллекций: время доступа (Big O), хранение уникальных элементов, упорядоченность и сортировка
(Практика): Начать проект «Библиотека»

Глава 2. List — списки

Глава 3. Set — множества
Интерфейс Set. Особенности множеств
Реализации: HashSet, LinkedHashSet, TreeSet
Методы add, remove, contains
Практика: В «Библиотеке» создать коллекцию Set для хранения уникальных имён авторов. Добавлять автора при добавлении книги, проверять уникальность

Глава 4. Queue и Deque
Интерфейс Queue. Очередь как структура FIFO. Методы offer, poll, peek
Реализации: PriorityQueue, LinkedList как очередь. Применение: обработка задач, хранение заявок
Интерфейс Deque. Двусторонняя очередь (FIFO и LIFO). Реализации: ArrayDeque, LinkedList
Практика: проект «Библиотека»

Глава 5. Map — отображения (словари)
Интерфейс Map. Хранение пар «ключ–значение»
Реализации: HashMap, LinkedHashMap, TreeMap и остальные

Глава 6. Итераторы

Глава 7. Сравнение объектов

Глава 8. Дополнительные аспекты коллекций

Сложная загадка на интеллект!

Почему?

https://t.me/Java_for_beginner_dev

#Mems

Раздел 6. Коллекции в Java

Глава 5. Map — отображения (словари)

Основные методы: remove - глубокое погружение в механизм удаления элементов

Удаление элемента из Map — это не просто стирание данных, а комплексный процесс, направленный на сохранение структурной целостности коллекции и обеспечение эффективности последующих операций. Каждая реализация Map подходит к этому процессу со своей уникальной стратегией, отражающей ее внутреннее устройство и целевое назначение.


Общий алгоритм работы remove

Процесс выполнения метода remove(key) можно разделить на несколько взаимосвязанных фаз, каждая из которых вносит существенный вклад в общую корректность операции:

Фаза поиска и идентификации:
Валидация ключа и проверка его соответствия требованиям реализации
Локализация элемента в структуре данных с использованием механизмов, специфичных для типа Map
Подтверждение существования элемента и его идентификация

Фаза изоляции и отсоединения:
Разрыв связей между удаляемым элементом и остальной структурой
Сохранение ссылок на соседние элементы для последующего восстановления связей
Обработка специальных случаев (удаление корневого элемента, единственного элемента и т.д.)

Фаза реструктуризации и очистки:
Восстановление структурной целостности коллекции
Балансировка или реорганизация внутренней структуры
Освобождение ресурсов и обновление метаданных коллекции


Детальный разбор для HashMap

Процесс локализации элемента
Удаление в HashMap начинается с того же процесса, что и поиск — вычисления хэш-кода ключа и определения индекса бакета. Однако на этом сходство заканчивается. После локализации целевого бакета система должна не только найти удаляемый элемент, но и корректно извлечь его из цепочки коллизий, сохранив при этом связи между оставшимися элементами.

Удаление из цепочки коллизий
В зависимости от структуры и положения удаляемого элемента в цепочке, процесс может принимать различные формы:
Удаление единственного элемента из бакета: Самый простой случай — бакет просто обнуляется, освобождая место для будущих элементов.
Удаление первого элемента из связного списка: Голова списка перемещается на следующий элемент, а ссылки соответствующим образом обновляются.
Удаление элемента из середины списка: Требуется перекидывание ссылки предыдущего элемента на следующий, эффективно "вырезая" удаляемый узел из цепочки.
Удаление последнего элемента списка: У предыдущего элемента обнуляется ссылка на следующий элемент.


Специфика работы с деревьями
В современных версиях HashMap при работе с длинными цепочками коллизий, преобразованными в красно-черные деревья, процесс удаления значительно усложняется:
Поиск удаляемого узла: Выполняется стандартный поиск в бинарном дереве с учетом порядка ключей.
Удаление узла из дерева: В зависимости от положения узла (лист, узел с одним потомком, узел с двумя потомками) применяются различные стратегии извлечения.
Балансировка дерева: После удаления выполняется комплексная процедура перебалансировки дерева, включающая перекрашивание узлов и выполнение вращений для восстановления свойств красно-черного дерева.
Обратное преобразование: Если после удаления количество элементов в дереве падает ниже определенного порога, дерево может быть преобразовано обратно в связный список для экономии памяти.

Обновление метаданных и учетных данных
После успешного удаления элемента HashMap выполняет ряд важных служебных операций:
Уменьшение счетчика размера коллекции
Инкрементация счетчика модификаций (modCount) для поддержки fail-fast итераторов
Проверка необходимости обратного преобразования структур данных
Обновление статистики использования для потенциальной оптимизации

#Java #для_новичков #beginner #Map #remove

Особенности LinkedHashMap

В LinkedHashMap операция удаления наследует всю сложность HashMap, но добавляет дополнительный слой — поддержание целостности двусвязного списка, отвечающего за порядок элементов.

Поддержание порядка доступа
При удалении элемента из LinkedHashMap происходит не только его извлечение из хэш-таблицы, но и корректное удаление из двусвязного списка:
Разрыв связей: Удаляемый элемент имеет ссылки на предыдущий и следующий элементы в списке порядка. Эти связи должны быть аккуратно разорваны.
Обновление соседей: Соседние элементы получают новые ссылки друг на друга, эффективно закрывая образовавшуюся брешь.
Корректировка границ: Если удаляемый элемент был головой или хвостом списка, соответствующие ссылки в самом LinkedHashMap обновляются.

Обработка callback-событий
LinkedHashMap предоставляет механизм обратных вызовов, которые срабатывают во время операции удаления:

void afterNodeRemoval(Node<K,V> e) // вызывается после физического удаления узла

Этот механизм позволяет подклассам реагировать на события удаления и выполнять дополнительную логику, такую как обновление внешних структур данных или ведение статистики.

Специфика TreeMap
В TreeMap операция удаления является одной из наиболее сложных среди всех реализаций Map, поскольку требует поддержания строгих свойств красно-черного дерева.

Алгоритм удаления из бинарного дерева поиска
Процесс удаления в TreeMap следует классическому алгоритму удаления из бинарного дерева поиска с последующей балансировкой:
Поиск удаляемого узла: Стандартный обход дерева от корня к целевому узлу с сравнением ключей.
Классификация случая удаления: В зависимости от количества потомков удаляемого узла применяются различные стратегии:
Узел без потомков (лист): Простое удаление без дополнительных операций
Узел с одним потомком: Потомок "поднимается" на место удаляемого узла
Узел с двумя потомками: Поиск преемника (наименьшего элемента в правом поддереве) и замена удаляемого узла на преемника

Балансировка красно-черного дерева
После физического удаления узла выполняется сложная процедура балансировки для восстановления свойств красно-черного дерева:
Анализ цветовой ситуации: Определение типа нарушения свойств дерева после удаления.

Применение алгоритмов перебалансировки
В зависимости от конкретной ситуации могут применяться различные комбинации перекрашиваний и вращений:
Левое вращение
Правое вращение
Смена цвета узлов
Комбинированные операции

Гарантии сбалансированности: Процесс балансировки гарантирует, что дерево остается сбалансированным, обеспечивая логарифмическую производительность для последующих операций.

Обработка специальных случаев
Удаление корневого узла: Требует особой осторожности, так как корень является точкой входа во все дерево.
Удаление из пустого дерева: Должно корректно обрабатываться без возникновения исключений.
Удаление несуществующего элемента: Должно завершаться корректно с возвратом null.


#Java #для_новичков #beginner #Map #remove

Специализированные реализации

ConcurrentHashMap

В ConcurrentHashMap операция удаления оптимизирована для многопоточного доступа и требует особого подхода к синхронизации:
Сегментированная блокировка: В старых версиях блокируется только соответствующий сегмент, позволяя другим операциям продолжаться в других сегментах.
CAS-операции: В современных версиях используются compare-and-swap операции для атомарного обновления ссылок, минимизируя блокировки.
Гарантии памяти: Обеспечиваются строгие гарантии видимости изменений между потоками.
Координация с другими операциями: Сложные механизмы предотвращения гонок данных между concurrent операциями put, get и remove.


WeakHashMap

В WeakHashMap операция удаления тесно интегрирована с системой сборки мусора:
Автоматическое удаление: Элементы могут быть удалены автоматически при сборке мусора, если на ключи нет сильных ссылок.
Координация с ReferenceQueue: Система отслеживает уведомления от сборщика мусора о готовности к удалению.
Фоновая очистка: Периодическое выполнение процедуры очистки для удаления "умерших" записей.


Обработка особых случаев и edge cases

Удаление несуществующих элементов
Все реализации Map должны корректно обрабатывать попытку удаления несуществующего элемента:
Возврат null вместо выброса исключения
Отсутствие модификации структуры данных
Сохранение целостности коллекции

Удаление во время итерации
Особую сложность представляет удаление элементов во время обхода коллекции:
Fail-fast итераторы: Большинство реализаций используют механизм fail-fast, который обнаруживает структурные модификации во время итерации и выбрасывает ConcurrentModificationException.
Безопасные стратегии удаления: Использование Iterator.remove() для безопасного удаления во время итерации.

Специализированные итераторы: В ConcurrentHashMap итераторы designed для работы с concurrent модификациями.

Удаление null ключей
Разные реализации по-разному обрабатывают null ключи:
HashMap: Специальная обработка null ключа, хранящегося в бакете 0
TreeMap: Не поддерживает null ключи — выбрасывает исключение
ConcurrentHashMap: Не поддерживает null ключи из-за многопоточных ограничений


Влияние на производительность

Факторы, влияющие на стоимость операции remove
Положение элемента: В HashMap стоимость зависит от длины цепочки коллизий, в TreeMap — от глубины узла в дереве.
Структурные изменения: Необходимость балансировки или реорганизации значительно увеличивает стоимость операции.
Размер коллекции: В общем случае стоимость растет с размером коллекции, но характер роста зависит от реализации.

Сравнительная производительность
HashMap: O(1) в среднем случае, O(log n) при работе с деревьями коллизий
LinkedHashMap: O(1) с небольшими дополнительными затратами на обновление списка порядка
TreeMap: O(log n) в худшем случае благодаря сбалансированности дерева
ConcurrentHashMap: Сопоставимо с HashMap, но с дополнительными затратами на синхронизацию


Потокобезопасность и конкурентность

Проблемы многопоточного доступа
Состояние гонки: Конкурентные операции remove и put могут привести к потере данных или повреждению структуры.
Видимость изменений: Без proper синхронизации изменения, сделанные одним потоком, могут быть не видны другим потокам.
Повреждение структур данных: Неправильная синхронизация может привести к образованию циклов в связных списках или нарушению свойств деревьев.

Стратегии обеспечения потокобезопасности
Явная синхронизация: Использование synchronized блоков или locks для координации доступа.
Thread-safe реализации: Применение ConcurrentHashMap или Collections.synchronizedMap().
Иммутабельные коллекции: Создание новых коллекций вместо модификации существующих в многопоточной среде.


#Java #для_новичков #beginner #Map #remove