Java 미드레벨 CS 기초 기술면접

HashMap은 해시 테이블 기반으로 O(1)의 조회/삽입 성능을 제공하며, TreeMap은 Red-Black Tree 기반으로 O(log n)의 성능을 제공합니다. HashMap은 순서가 중요하지 않고 빠른 조회가 필요할 때 사용하며, TreeMap은 키의 정렬 순서가 필요하거나 범위 검색이 필요할 때 사용합니다. Java 8 이후 HashMap은 해시 충돌 시 버킷의 엔트리 개수가 8개를 초과하면 연결 리스트에서 Red-Black Tree로 변환하여 최악의 경우 O(n)에서 O(log n)으로 성능을 개선합니다. 엔트리가 6개 이하로 줄어들면 다시 연결 리스트로 전환됩니다.

TCP는 연결 지향적이고 신뢰성 있는 전송을 보장하며 헤더 크기가 20-60바이트이고, UDP는 비연결성이고 신뢰성을 보장하지 않으며 헤더 크기가 8바이트입니다. TCP의 3-way handshake는 SYN, SYN-ACK, ACK 세 단계로 연결을 수립합니다. HTTP/3가 UDP 기반 QUIC를 사용하는 이유는 TCP의 HOL(Head-of-Line) Blocking 문제를 해결하고, 연결 수립 시간을 단축하며(0-RTT), 스트림 단위로 독립적인 전송을 가능하게 하여 패킷 손실 시에도 다른 스트림에 영향을 주지 않기 때문입니다.

B-Tree는 모든 노드에 데이터를 저장하지만, B+Tree는 리프 노드에만 데이터를 저장하고 내부 노드는 키만 저장합니다. B+Tree는 리프 노드가 연결 리스트로 연결되어 있어 범위 검색에 유리하고, 내부 노드가 더 많은 키를 저장할 수 있어 트리의 높이가 낮아져 디스크 I/O가 감소합니다. 인덱스가 있어도 Full Table Scan이 발생하는 경우는 인덱스 컬럼에 함수나 연산을 적용했을 때, 데이터 분포상 카디널리티가 낮을 때, OR 조건 사용 시, 타입이 불일치할 때, 또는 옵티마이저가 인덱스 스캔보다 Full Scan이 더 효율적이라고 판단할 때입니다.

프로세스는 독립적인 메모리 공간(Code, Data, Heap, Stack)을 가지며, 스레드는 같은 프로세스 내에서 Code, Data, Heap을 공유하고 Stack만 독립적으로 가집니다. 프로세스 간 컨텍스트 스위칭은 메모리 주소 공간 전체를 교체해야 하므로 오버헤드가 크지만, 스레드 간 스위칭은 Stack과 레지스터만 교체하므로 오버헤드가 작습니다. Java 멀티스레드의 장점은 자원 공유로 인한 메모리 효율성과 빠른 응답성이며, 단점은 동기화 문제, 데드락 가능성, 디버깅의 어려움, 그리고 공유 자원 접근 시 발생하는 경쟁 조건입니다.

QuickSort는 평균 O(n log n), 최악 O(n²)의 시간복잡도를 가지며 in-place 정렬로 O(log n)의 공간복잡도를 가집니다. MergeSort는 항상 O(n log n)의 시간복잡도를 보장하지만 O(n)의 추가 공간이 필요합니다. QuickSort는 캐시 효율성이 좋고 평균적으로 빠르지만 불안정 정렬이며, MergeSort는 안정 정렬이고 최악의 경우에도 성능이 보장되지만 추가 메모리가 필요합니다. Java의 Arrays.sort()는 기본 타입에 Dual-Pivot QuickSort를, 객체 타입에 TimSort(MergeSort + InsertionSort)를 사용하며, Collections.sort()는 TimSort를 사용하여 안정성을 보장합니다.