Будет ли работать HashMap, если все добавляемые ключи будут иметь одинаковый hashCode()?

Да, будет, но в этом случае HashMap вырождается в связный список и теряет свои преимущества.

В чём заключается разница между IO и NIO?

• Java IO (input-output) является потокоориентированным, а Java NIO (new/non-blocking io) – буфер-ориентированным. Потокоориентированный ввод/вывод подразумевает чтение/запись из потока/в поток одного или нескольких байт в единицу времени поочередно. Данная информация нигде не кэшируются. Таким образом, невозможно произвольно двигаться по потоку данных вперед или назад. В Java NIO данные сначала считываются в буфер, что дает больше гибкости при обработке данных.
• Потоки ввода/вывода в Java IO являются блокирующими. Это значит, что когда в потоке выполнения вызывается read() или write() метод любого класса из пакета java.io.*, происходит блокировка до тех пор, пока данные не будут считаны или записаны. Поток выполнения в данный момент не может делать ничего другого. Неблокирующий режим Java NIO позволяет запрашивать считанные данные из канала (channel) и получать только то, что доступно на данный момент, или вообще ничего, если доступных данных пока нет. Вместо того, чтобы оставаться заблокированным пока данные не станут доступными для считывания, поток выполнения может заняться чем-то другим. Тоже самое справедливо и для неблокирующего вывода. Поток выполнения может запросить запись в канал некоторых данных, но не дожидаться при этом пока они не будут полностью записаны.
• В Java NIO имеются селекторы, которые позволяют одному потоку выполнения мониторить несколько каналов ввода. Т.е. существует возможность зарегистрировать несколько каналов с селектором, а потом использовать один поток выполнения для обслуживания каналов, имеющих доступные для обработки данные, или для выбора каналов, готовых для записи.

Что такое «каналы»?

Каналы (channels) – это логические (не физические) порталы, абстракции объектов более низкого уровня файловой системы (например, отображенные в памяти файлы и блокировки файлов), через которые осуществляется ввод/вывод данных, а буферы являются источниками или приёмниками этих переданных данных. При организации вывода, данные, которые необходимо отправить, помещаются в буфер, который затем передается в канал. При вводе, данные из канала помещаются в заранее предоставленный буфер.

Каналы напоминают трубопроводы, по которым эффективно транспортируются данные между буферами байтов и сущностями по ту сторону каналов. Каналы – это шлюзы, которые позволяют получить доступ к сервисам ввода/вывода операционной системы с минимальными накладными расходами, а буферы – внутренние конечные точки этих шлюзов, используемые для передачи и приема данных.

Что будет, если очередь пула потоков уже заполнена, но подаётся новая задача?

Если очередь пула потоков заполнилась, то поданная задача будет «отклонена». Например - метод submit() у ThreadPoolExecutor выкидывает RejectedExecutionException, после которого вызывается RejectedExecutionHandler.

В чём заключается различие между методами submit() и execute() у пула потоков?

Оба метода являются способами подачи задачи в пул потоков, но между ними есть небольшая разница.

execute(Runnable command) определён в интерфейсе Executor и выполняет поданную задачу и ничего не возвращает.

submit() – перегруженный метод, определённый в интерфейсе ExecutorService. Способен принимать задачи типов Runnable и Callable и возвращать объект Future, который можно использовать для контроля и управления процессом выполнения, получения его результата.

В чем заключаются различия между cтеком (stack) и кучей (heap) с точки зрения многопоточности?

Cтек – участок памяти, тесно связанный с потоками. У каждого потока есть свой стек, которые хранит локальные переменные, параметры методов и стек вызовов. Переменная, хранящаяся в стеке одного потока, не видна для другого.

Куча – общий участок памяти, который делится между всеми потоками. Объекты, неважно локальные или любого другого уровня, создаются в куче. Для улучшения производительности, поток обычно кэширует значения из кучи в свой стек, в этом случае для того, чтобы указать потоку, что переменную следует читать из кучи используется ключевое слово volatile.