면접 대비 - MSA & 제네릭 & List, Set, Map, HashMap의 차이

🙃아직 2차 정리가 필요한 글!

 

📌 MSA(Microservice Architecture)란?

📍정의

서비스를 각각 마이크로하게 나누어 연결한 구조를 말한다. 이렇게 나뉜 서비스는 스스로 돌아갈 수 있고, 독립적으로 배포가 가능한 서비스를 의미합니다.

 

📍장점

시스템을 부분부분으로 나눈 특성 덕분에 시스템 전체의 중단 없이 필요 부분만 업데이트-배포가 가능하다.

유연한 대응이 가능해 실시간으로 요구사항을 반영할 수 있다.

팀 단위로 적절한 기술 스택을 가져갈 수 있다.

서비스 부하에 따라 개별적 scale-out이 가능하다. 필요따라 크기를 맞출수 있어 메모리, CPU적으로 상당부분 이익이된다.

 

📍단점

작게 나누는 만큼 복잡성이 늘어난다. 

개별 서비스로 구성하기 때문에 이에 필요한 인프라 구성할 때 인프라가 부족, 비용적인 문제가 발생한다. 개발 환경과 실제 운영환경을 동일하게 두는 것이 어렵다. (인프라 문제)

독립된 구조 때문에 배포나 테스트를 일관적으로 수행하기 어렵다.

서비스가 분산되어 내부 시스템간의 통신을 어떻게 할지, 또 통신 장애 시 어떻게 transaction을 유지할지도에 대한 고려가 필요하다.

 

📍Monolithic Architecture(모놀로식 아키텍쳐)

소프트웨어의 모든 구성요소가 한 프로젝트에 통합되어 있는 구조

프로그램 개발을 위해 모듈별로 개발하고, 개발이 완료되면 하나의 결과물로 패키징하여 배포하는 형태

소규모 프로젝트에 주로 사용되며 규모가 커질수록 한계가 있다.

 

📍Monolithic Architecture 장점

• 애플리케이션이 하나의 코드 베이스에 기반을 두어 단순하기 때문에 개발 속도가 빠름
• 실행 파일 또는 디렉토리가 하나여서 배포가 쉬움
• 중앙 집중식이어서 하나의 API만으로 MSA가 여러 API로 수행하는 것과 동일한 기능이 가능하다.
• 분산된 애플리케이션 보다 엔드투엔드 테스트를 더 빠르게 수행할 수 있다.
• 모든 코드가 한 곳에 있어 디버깅이 쉬어 에러 트레이싱하기 용이

📍Monolithic Architecture 한계, MSA 등장 배경

• 부분 장애가 전체 서비스 장애로 확대될 수 있다. 
• 부분적으로 Scale-out하기 어렵다
• 서비스 변경이 어렵고, 수정이 장애의 영향을 파악하기 힘들다
• 배포시간이 오래 걸린다
• 하나의 프레임워크와 언어에 종속적이다

📍MSA를 지금 서비스에 녹인다면 어떻게 녹일 수 있을까?

User 서비스, 게임 서비스, 게시글 서비스로 나눠볼 수 있을 거 같다.

 

📍에러에 관련한 극복 방법에 대해서 알아보기

 

- API Gateway

- 로드밸런서

 

📍보상 트랜잭션, Saga

 

📍수많은 도커를 관리 쿠버네티스

서비스 디스커버리

 

📍모듈간의 통신방식

API로 통신, 메세지 브로커 등의 다양한 방식이 있는데 방식 찾아보자 

 

📍언어가 많아지면 장점도 있고 단점도 있어

장점은 언어마다의 특성을 살려 장점을 모아 서비스를 만들수 있다는 장점이 있지만

언어가 너무 많아지면 인재 풀을 유지하기가 힘들다. 특히 메이저 언어가 아니라면 해당 언어를 아는 사람을 찾기힘들기 때문

 

📌 제네릭에 대해서 설명하고, 컬렉션 클래스에서 왜 제네릭을 사용하는 지 설명해주세요.

📍 정의

클래스 정의시 특정 타입을 미리 지정하는 것이 아니라 외부의 사용자에 의해 지정되는 것

 

📍장점

- 제네릭을 사용하면 잘못된 타입이 들어올 수 있는 것을 컴파일 단계에서 방지할 수 있다.

- 타입 변환을 줄인다. 컬렉션 클래스에 넣고 뺄 때 제네릭을 사용하면 타입 변환이 필요 없어져 휴먼에러 줄일수 있다

- 비슷한 기능을 여러 타입에 지원하는 경우 별도의 오버로딩을 할 필요가 없어 코드라인수가 줄고 코드의 재사용성이 높아진다.

- 특정 타입에 종속되지 않아 유연한 로직이 가능하다.

 

📍제네릭을 "컬렉션 클래스"에서 사용하는 이유, 컬렉션 클래스를 제네릭 기법으로 만든 이유 (이걸 잘 특정하지 못한거 같아서 추가적인 수정이 필요함)

데이터 타입을 묶어 저장하는 컬렉션 클래스에서는 다양한 타입에 대해 동일한 기능을 지원해야하는 데 이때 오버로딩을 할 필요가 없어 코드라인수가 줄고 코드의 재사용성이 높아진다. 확장성 찾아보자

 

📍 단점

- 코드의 가독성이 떨어진다. 타입을 특정하지 않아 어떤 객체가 들어오는 지 따로 코드를 추적해서 읽어봐야 한다. 

 

📍제네릭 와일드 카드

모든 타입을 대신할 수 있는 타입을 와일드 카드라고 하며 총 3가지 형태로 이용합니다.

모든 클래스나 인터페이스가 올수 있는 와일드 카드 ?(물음표) 로만 표기

최상위 타입을 정의해 한계를 정하는 상한 경계 와일드 카드는 ? extends 키워드와 함께 표기

최하위 타입을 정의해 한계를 정하는 하한 경계 와일드 카드는 ? super 키워드와 함께 표기

 

📍제네릭의 상속과 구현

제네릭도 상속이 가능하며 하위클래스는 추가로 타입 파라미터를 가질 수 있다.

인터페이스 또한 가능한데 이를 구현한 클래스도 제네릭 타입이어야 한다.

 

📍 제네릭에서 타입의 안정성

타입의 안정성을 높인다는 것은 의도하지 않는 타입의 객체를 저장하는 것을 막고, 저장된 객체를 꺼내올 때 원래의 타입과 다른 타입으로 형변환되어 발생할 수 있는 오류를 줄여준다는 뜻

 

📍제네릭과 오브젝트의 차이

제네릭을 사용하면 타입을 동적으로 체크하여 불필요한 형변환을 안해도 되는데, 오브젝트의 경우 출력하고자 할때는 형 변환을 해야된다. 수동적으로 형 변환을 진행하다보니 잘못된 타입으로 변환을 시도하는 등의 오류 가능성이 존재한다.  

 

📍프로젝트에서 제네릭을 사용해본 경험

공통 응답 처리에서 요청한 결과의 data를 어떠한 타입으로도 처리할 수 있도록 제네릭을 사용한 경험이 있다.

요청에 대한 응답으로 정말 다양한 타입의 데이터를 전달하게 되는데 이 응답마다 별개의 매개인자와 리턴값을 정의해 오버로딩하게 되면 굉장히 많은 수의 메소드들이 필요로 하게 된다. 이를 하나로 간략하게 하기 위해서 제네릭을 사용해 데이터를 응답할 수 있게 처리하였다. 

 

📍제네릭 메소드

제네릭 타입을 메서드 리턴 타입 앞에 선언한 메서드를 제네릭 메서드라 한다.

 

📍 경험에 대해 묻는데 경험이 없다면 예상을 해봐라

 

📌 List, Set, Map, HashMap의 차이에 대해서 설명해주세요.

📍 정의

• List : 순서를 가지고 일렬로 나열된 데이터들을 저장하는 자료구조, 중복을 허용하며, 크기가 고정되어있지 않아 가변성이 있다. 종류에는 Vector, ArrayList, LinkedList가 있다.
• Set : 데이터 집합 자료구조로 비순차적이기에 특정한 순서가 없고 중복을 허용하지 않아 같은 값을 삽입하면 마지막 값 하나만 저장하게 된다. index가 없어 iterator을 사용한다. 종류에는 HashSet, LinkedHashSet, TreeSet이 있다.
• Map : Java에서 key와 value의 한쌍으로 이루어지는 데이터를 저장하는 자료구조 형태를 말한다. 다양한 구현체가 존해하는 데 HashMap, LinkedHashMap, TreeMap, EnumMap 등 많다. 
• HashMap : Map의 구현체 중 하나로 key에 대한 중복이 없고 순서를 보장하지 않는다. index가 없어 iterator을 사용한다. 키 값으로 해시함수를 실행한 결과로 저장위치를 결정하고, 해시 함수를 통해 위치를 바로 알 수 있어 데이터의 추가, 삭제, 검색이 빠르다는 장점이 있다. 

+List 와 HashMap은 딥다이브해서 공부할 것

+Java에서 List, Set, Map 모두 인터페이스 

📍iterator?

뜻 반복자, 배열이나 그와 유사한 자료 구조 내부의 요소를 순회하는 객체

 

📍List가 질문할 거리가 많다. 종류와 특징을 알아둬라

• ArrayList : Vector 클래스의 단점을 보완하기 위해서 나온 클래스. 객체를 추가하면 객체가 인덱스로 관리된다.  인덱스로 관리되는 것은 배열과 유사하지만 사용중에 크기가 변할 수 있다는 큰 차이점이 있다. Thread-safe하지 못하다. 멀티스레드 환경에서 사용해야 한다면 CopyOnWriteArrayList 또는 Collections.synchronizedList를 사용할 수 있습니다. ArrayList는 초기 용량이 10이고 초과하면 1.5배, iterator만사용할 수 있다.
• Vector : 벡터는 자바 컬렉션 프레임워크가 나오기 전부터 있던 클래스. 순서를 유지하고, 중복을 허용한다. , iterator와 Enumeration이 사용가능하다. 초기용량 10이고 초과하면 2배. HashTable과 마찬가지로 소스 코드 호환 때문에 남아 있는 클래스 이기 때문에 ArrayList를 사용하는 것이 추천된다. Vector가 성능적으로 문제가 되는 건 Thread-safe 특성 때문인데 동기화가 필요한지 여부와 상관없이 작업을 잠그는 오버헤드가 있기 때문.
• LinkedList : 링크드리스트 역시 List의 구현체지만, 메모리를 연속적으로 사용하지 않고 데이터를 담은 노드들은 이전과 다음 노드를 나타내는 포인터를 통해 연결된다. 배열에서는 중간 값을 삽입하거나 삭제하면 그 뒤의 값을 전부 앞으로 끌고오거나 밀어내야하는 큰 이동이 있는데 링크드리스트 사이에 값을 삽입, 삭제시 연결하는 포인터를 수정하기만 하면 되므로 이런 상황에서의 성능이 우수하다  

📍List 증가하는 원리

 

 

📍Set 종류

HashSet은 HashMap과 Set 인터페이스를 상속하여 빠른 연산이 가능한 자료형, 정렬 불가
LinkedHashSet은 LinkedList로 연결된 HashSet이라 할 수 있고, 입력 순서를 보장해준다.
TreeSet은 Tree와 Set을 상속한 것으로 연산이 느려도 다양한 정렬을 지원하는 자료형, 삽입과 동시에 정렬

 

📍Set의 중복 삭제 원리

 

 

📍 HashMap의 원리

HashMap은 자료구조로 배열을 사용한다. 배열은 인덱스를 통해 접근이 가능하다는 특징이 있는데, HashMap은 해싱을 통해 Map데이터가 저장될 위치의 인덱스를 구하여 저장하게 된다.

📍Map.Entry

Map인터페이스의 내부 인터페이스로 Map에 저장되는 key-value 쌍을 다루기 위해 내부적으로 정의해 놓은 것을 말한다.

 

📍해싱

 

 

 

 

 

 

📍HashMap, HashTable의 차이

HashMap이나 HashTable이나 Map 인터페이스를 구현하고 있기 때문에 제공하는 기능은 같다. 

다만,

- HashTable은 Thread-safe하고 HashMap은 Thread-safe하지 않다는 차이

- HashTable은 key에 null값을 허용하지만 HashMap은 key에 null값을 허용하지 않는다.

- HashMap은 보조해시를 사용해 보조해시가 없는 HashTable에 비해 해시 충돌이 덜 발생할 수 있어 상대적으로 성능상 이점이 있다.

- 그리고 일단 HashMap은 꾸준히 개선되고 있기에 성능과 기능에 대해 더 좋은 점이 많다.

HashTable은 컬렉션 프레임워크 이전부터 존재하여 JRE 1.0, JRE 1.1 환경을 대상으로 구현한 애플리케이션이 동작할 수 있게 하위 호환성으로 제공하고 있는 것이기 때문

 

📍HashMap vs 다른 맵과 비교 (시간 복잡도 비교)

 

	Get	ContainsKey	Next	Data Structure
HashMap	O(1)	O(1)	O(h / n)	Hash Table
LinkedHashMap	O(1)	O(1)	O(1)	Hash Table + Linked List
IdentityHashMap	O(1)	O(1)	O(h / n)	Array
WeakHashMap	O(1)	O(1)	O(h / n)	Hash Table
EnumMap	O(1)	O(1)	O(1)	Array
TreeMap	O(log n)	O(log n)	O(log n)	Red-black tree
ConcurrentHashMap	O(1)	O(1)	O(h / n)	Hash Tables
ConcurrentSkipListMap	O(log n)	O(log n)	O(1)	Skip List

출처 : http://infotechgems.blogspot.com/2011/11/java-collections-performance-time.html 

 

📍해시 함수

데이터를 효율적으로 관리하기 위해 임의의 길이의 데이터를 수학적 연산을 통해 고정된 길이의 데이터로 매핑하는 함수 

 

📍해시 테이블

해시 함수로 얻은 해시를 키로 활용하여 index로 사용하고 해당 index에 데이터를 저장해 효율적인 검색을 위해 사용하는 자료구조이다. 

 

📍해시 충돌

두개의 다른 key가 동일한 hash값을 갖는 경우를 충돌이 발생했다한다. 

 

📍해시 충돌 해결법

자바는 어떤걸 선택했을 까도

Open Addressing (개방주소법))

충돌 발생시 해시 함수로 얻는 주소가 아니라 비어있는 다른 주소 공간에 데이터를 저장하는 방식이다.

종류 : 선형 탐색, 제곱 탐색, 이중 해시 

 

Chaining)

충돌이 나면 해당 버킷에 체인 형태로 연결 리스트를 추가하는 방식이다.

+ 하지만 한곳의 연결 리스트가 몰리게 되는 쏠림 현상등이 있다.

 

자바에서 채택하고있는 충돌 해결법 

https://odol87.tistory.com/4

 

📍 Map을 구현한 클래스들 중 하나와 HashMap과 비교하여 설명해주실 수 있으실까요?

 

📍TreeMap과 HashMap중 개별 탐색과 범위 탐색에 강한 것은?

개별 검색은 HashMap,범위 검색은 TreeMap

 

📍TreeMap

오름차순으로 저장하고 이진검색 방법으로.. 장점과 용도

 

📍HashMap해서 조회 속도를 개선했던 경험