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x Java 程式設計師面試寶典
簡介
從某些方面來說，面試特別重要，特別是在面對面接受技術測驗的時候。
本書的設計，是指導如何準備 Java 程式設計師的面試，幫助克服面試時的恐懼感與擔
憂。本書的方法是給予足夠的練習素材，如此便會有信心面對任何問題。
本書涉及的技術概觀 本書使用的 Java 版本是 Java SE 7，如果你是有經驗的 Java 程式設計師，但對 Java 7
並不了解，以下是一些新的語言特性與 API 介紹。
Diamond 運算子
在 可 能 情 況 下 ， 編 譯 器 可 以 推 斷 出 一 般 實 體 的 型 別 。 這 代 表 你 可 以 撰 寫
List<Integer> numbers = new ArrayList<>()，而不需撰寫 List<Integer> numbers =
new ArrayList<Integer>()。這樣在操作集合時，特別是在集合中出現巢狀集合的狀
況下，可大量減少重複的程式碼。
在 switch 中使用字串
Java 的 switch 指令，最初只能處理數值型別。在 Java 5 介紹的列舉型別，就可以使
用在 switch中。從 Java 7 開始，String物件便可以在 switch中使用。
新的檔案 I/O 函式庫
Java 7 引入一個新的 I/O 函式庫，其重點是在平台獨立性，以及平行處理的 I/O
機制。
還有更多的功能已引入，其中包括自動資源管理，且開發人員可用二進位格式表達字
面資料。本書內容均以 Java 7 為準。讀者應預期面試人員都使用最新版本的 Java，所
以目標應該是讓自己的技術能跟上語言的最新版本。
有些 Java 的框架與函式庫仍未與 Java 7 完全相容，所以在使用特定元件時，要確認
所讀文件的版本是否為最新。
本書的組織安排 這本書分成三個獨立的大方向。
簡介 xi
第一部分：面試流程領航
第一部分中的各章，主要涵蓋兩大主題，分別談到在面試中展現自己的方法，並了解
某些並非 Java 獨有的一般主題，後者很可能會在技術測驗時出現。
第 1 章：剖析面試類型
本章介紹大部分招聘過程，從電話篩選面試，到面對面的技術測試，到與用人單位的
主管交談。
第 2 章：寫出引人注目的簡歷
簡歷和求職信，對潛在的雇主來說，便是求職人員給他們的第一印象。本章介紹如何
讓簡歷脫穎而出，使用適合的表達方式，以及提示招聘人員所看的重點為何。
第 3 章：技術測試和面試的基礎
雇主會希望能儘快測試你的技術程度。本章討論了不同的程式設計方法和可應用的技
術測試，以及如何最好地為每個情境準備。
第 4 章：撰寫核心演算法
技術測試的熱門主題，是一些核心的電腦科學概念，包括排序和搜尋。本章將指導排
序和搜尋的一些不同的演算法，並討論每種方法的優劣。
第 5 章：資料結構
常常會搭配排序和搜尋等電腦科學問題。有效率的資料儲存和表示，是面試的另一個
常見主題。第 5 章會討論串列、樹、圖，以及集合，另外還有它們的表達和使用。
第 6 章：設計模式
本章涵蓋了幾種物件導向設計模式，並且還顯示一些 Java 函式庫類別的案例用法。
第 7 章：實作面試時常考的演算法
本章主要介紹一些常見的面試問題和步驟，並使用 Java 去實作。許多問題都是從技術
面試網站 interviewzen.com來的。
第二部分：Java 核心
這個部分的章節，涵蓋面試人員在應徵者身上，預期想看到的大部分東西。
xii Java 程式設計師面試寶典
第 8 章：Java 基礎
本章涵蓋了許多 Java 的語言特性，對有經驗的 Java 開發人員來說，算是要點
重述。
第 9 章：使用 JUnit 測試
貫穿全書的一個核心主題，是關於單元測試的使用和關注。本章介紹 JUnit，並敘述
如何使用它來檢查所有假設和斷言。
第 10 章：了解 Java 虛擬機
所有合格的開發人員，都對於使用的平台有所了解，在 Java 也不例外。本章涵蓋了
JVM 的一些特色，以及 JVM 和 Java 語言之間的互動。
第 11 章：平行處理
本章探討 Java 的執行緒模型及其用法。另外，本章還介紹了 actor，這是近期最新的
平行處理方法。
第三部分：元件和框架
這部分會研討在不同的領域中使用 Java，從資料庫到網頁伺服器，或從某些主流的框
架（比如 Hibernate 和 Spring）到構建和分佈企業層級應用程式的工具。本章很可能
在面試中擔任某個特殊角色，面試人員會預期求職者具備其中一些章節的知識，並且
常將其列於工作要求之中，便能吸引你對該職缺投遞履歷。
第 12 章：整合 Java 應用程式與資料庫
許多夠大的 Java 應用程式，都會有一個資料庫元件。本章會介紹 SQL、操作資料庫
的語言標準，以及 Java 和 SQL 如何配合工作。
第 13 章：建立網路應用程式
Java 為市場主流語言之一，可用於建立應用程式，並透過 HTTP 協定傳輸資料。本章
會介紹三個主流框架：Tomcat、Jetty，以及 Play。
第 14 章：使用 HTTP 和 REST
本章會看另一個在 HTTP 上的用途：建立和使用網路服務，使用如含狀態傳輸
（Representational State Transfer, REST）的風格。
簡介 xiii
第 15 章：序列化
序列化是傳輸結構化資料的方法。本章介紹了三種方法：Java 自己的序列化機制，以
及用 XML 或 JSON 執行平台獨立的方法。
第 16 章：Spring Framework
一個比較主流的應用程式框架，Spring 被許多雇主使用在應用程式安裝上，就算沒用
在全部的應用程式，至少也是部分的應用程式。本章會看幾個 Spring 框架的元件，包
含核心應用程式上下文、資料庫整合，以及整合測試。
第 17 章：使用 Hibernate
Hibernate 是把關聯資料庫的資料映射到 Java 物件的框架。本章介紹 Hibernate，以及
如何用它來建立和操作物件。
第 18 章：有用的函式庫
Java 有很多有用的、可重複使用的函式庫。第 18 章分析三種比較普遍的函式庫：
Apache Commons、Guava，以及 Joda Time。
第 19 章：用 Build Tool 開發
任何大型的 Java 應用程式，尤其是有多個開發人員，都需要一個管理良好的程序，來
建立應用程式並打包。本章介紹的是 Maven 和 Ant，這是建立 Java 應用程式的兩個
最主流工具。
第 20 章：Android
最後一章介紹了 Java 語言更現代的用法：開發 Android 行動應用程式。本章會關注
Android SDK 的關鍵元件，以及它們之間如何整合。
附錄 A：Scala 簡介
簡單介紹 Scala，這是一個新的語言，獲得許多 Java 開發團隊廣泛採用，因為它採用
了 JVM 作為其平台。本章會介紹其基礎概念、函數式程式設計的概念，以及一些跟
不變性有關的慣例。
本書的目標讀者群 本書是給具備一定經驗的 Java 開發人員看的：對 Java 有一定的了解，且也使用了一
段時間，但不見得熟悉，甚至是對某些章節的主題完全陌生。如果從未使用過 Java，
xiv Java 程式設計師面試寶典
本書也可能會有所幫助，特別是在第二部分的章節，但你可能還是得先花時間學習
Java 的基礎。
假設你正進行面試，甚至可能發現本書的一些用途：請從中取得靈感，便可在面試途
中發問。
你需要的工具 可以從 http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html 下載
最 新 的 Java JDK 。 最 專 業 的 開 發 人 員 會 使 用 整 合 開 發 環 境 （ Integrated
Development Environment, IDE）編寫 Java 原始碼。兩個比較普遍的 IDE，分別是
IntelliJ（可在 http://www.jetbrains.com/idea/download/index.html 下載免費的社群
版），以及 Eclipse（可在 http://www.eclipse.org/downloads/下載）。一些比較有
經驗的面試官會提供一台電腦和 IDE，用於測試你的技術，所以應該要熟悉這兩個
IDE 的相關基礎常識。
下載範例原始碼 所 有 本 書 的 範 例 原 始 碼 可 從 www.wiley.com/go/javaprogramminginterviews 或
http:/books.gotop.com.tw/download/ACL041600 下載。你可能會發現下載、編輯，以
及編譯該原始碼，是有幫助的，尤其是對於一些不太熟悉的主題有幫助。
總結 本書對於想擔任 Java 開發人員的人，並不是捷徑，而是輔助你尋找下一份工作。它應
該有助於學習面試人員在招聘過程中經常發問的主題。
不管是面對任何詢問，或是碰到性質不合、令人氣餒的面試，經驗都是非常有用的。
你必須練習和實踐技能和技術，技術會因為花費更多的時間磨練而提高。培養面試的
經驗是很困難的，因為每個雇主進行面試的過程不同，且整個過程也不完美。潛在的
雇主必須考慮許多變化因素，而非只在確定聘用前，思考「這個人選夠好嗎？」，另
外還會有預算考量、團隊契合度，甚至連面試官的心情都有影響力。
如果你被某家公司拒絕，盡量不要太介意，而要試圖利用這次經驗，去思考下次面試
會碰到什麼問題。
也請記住，面試是一個雙向的過程：可以詢問工作內容、同事，以及辦公室的生活型
態。在該職務不適合你時，不要害怕主動拒絕。
祝你在面試過程順利，盡量享受這趟旅程！希望本書能幫助你得到夢想中的工作。
設計模式
軟體設計模式使用一個以上的物件共同解決一個常見的使用案例。這些案例往往注重
程式碼的重用、延伸，或為未來的開發提供堅實的基礎。
作為物件導向的語言，Java 使用的許多設計模式遍及整個標準函式庫 API，且要自行
建立一些常見設計模式的實作相當簡單。
本章將介紹幾種常見的設計模式，檢視標準 Java API 中看到的幾種，也實作一些模式。
軟體設計模式即便沒有數千，也有數百種存在。日常工作上可能會建立一些新模式。
這裡所談論的模式，是一些更常見且大多數人熟知的模式。面試人員常喜歡問關於設
計模式的問題，因為這有大量的討論空間，且它們的定義很明確。
嘗試本章範例，思考自己的情況，看是否能把模式用在那些地方。試圖證明給定的模
式是否適合某個特定情況，再看看是否能作出其他的模式也適合同樣的情況。它並非
總是可行的，但有時在某些情況下，模式可以互換。
研究範例模式
建構者模式（Builder Pattern）的用處多大？
若想建立一個有許多欄位的物件，使用建構子可能有所不便且令人困惑。想像下面的
類別定義，它也可能用於獸醫的資料庫：
Java 程式設計師面試寶典 52
private final Date dateOfBirth; // 非必要欄位 private final String emailAddress; // 非必要欄位 ...
為了讓這些欄位的任意組合建立一個有效的 Pet 物件，至少需要四個建構子以及許多
參數，包含所有需要的欄位，還有選用欄位的所有組合。如果打算添加更多的選用欄
位，很快會變得難以管理，甚至難以理解。
一種方法是完全不使用建構子，刪除欄位中的 final 修飾字，而僅使用 setter 方法設
定 Pet物件。這樣做的主要缺點是，會建立無效的 Pet物件：
一個 Pet 物件的定義是把 animal、petName、ownerName、address，以及 telephone 等
欄位都設定。
使用建構者模式（Builder Pattern）可以減輕這種狀況的影響。使用建構者模式建立
一個同伴物件（ companion object），稱為建構者（ builder），會建設領域合法
（domain-legal）的物件。這種作法也比單純使用建構子更清楚。範例 6-1 的內容，是
用建構者建立 Pet物件。
範例 6-1：用建構者模式建構物件
// 通過測試，未拋出例外
Chapter 6 設計模式 53
Builder 類別是 Pet 類別的一部分，全權負責建立 Pet 物件。使用建構子，參數順序
會決定每個參數如何使用。若每個參數都有明確的函式方法能準確了解每個值的用
途，便可以用隨意的順序呼叫它們。build 方法呼叫 Pet 物件的實際建構子，且確實
回傳 Pet物件。建構子目前的權限為 private。
還要注意，呼叫建構者方法的慣例是將其串聯（ chain ） (builder.withXXX().
withYYY()...)，這允許更簡潔的定義。範例 6-2 會示範代表 Pet 類別的 Builder 類別
如何實作。
範例 6-2：實作建構者模式
（接下頁）
Java 程式設計師面試寶典 54
範例 6-2：（續）
private final Date dateOfBirth; // 非必要欄位 private final String emailAddress; // 非必要欄位
如果領域物件（domain object）有預設值，便可以將其設於建構者欄位，然後在必要
時覆蓋它們。這考慮到更簡潔的物件架構。範例 6-3 所示為另一種建構者，但使用預
設值。
Chapter 6 設計模式 55
範例 6-3：在建構者中使用預設值
之後就可以輕鬆地建立小說類書籍，而無需指定型別：
可以給個策略模式（Strategy Pattern）的例子嗎？
策略模式能夠輕鬆地切換演算法的具體實作細節，而不需要完全重寫。甚至可以在執
行時期切換實作。策略模式通常用於結合相依性注入（dependency injection），以允
許實作部分與專門用於測試的程式碼交換，或是允許模仿的實作（ mocked
implementation）用來代替。
範例 6-4 示範如何使用策略模式撰寫簡單的記錄器。
Java 程式設計師面試寶典 56
範例 6-4：用策略模式實作記錄器
// 處理 IOException
這使你可以使用 Logging 介面編寫程式碼，且若日誌記錄寫入至控制台輸出或一個檔
案中，則不需在意要記錄的程式碼。透過編寫介面的程式碼，而不是一個具體的實
作，便可以使用 ConsoleLogging 策略測試程式碼，並把 FileLogging 用於生產。日
後，也可以添加多個 Logging 的實作，且以介面為背景撰寫的任何程式碼都不會改
變，但能夠使用新的實作。
範例 6-5 示範如何使用客戶端程式碼中的 Logging 介面，另外有三個測試範例：其中
兩個使用 ConsoleLogging 和 FileLogging 策略，以及一個使用的 Mockito 模仿。如果
不熟悉模仿（mocking），第 9 章會說明其運作方式。
範例 6-5：使用日誌記錄策略
Chapter 6 設計模式 57
在 Java 應用程式的記錄器
在範例 6-3 與 6-4 使用的程式碼，純粹是如何使用策略模式的例子。永遠不要
用這種記錄方式實作或撰寫記錄器。Java 有許多函式庫專用於日誌輸出，比如
Log4J 和 SLF4J。看看這些函式庫，再看看你是否能理解策略模式如何實作完
成，以及理解該如何解釋不同行為。
Java 程式設計師面試寶典 58
使用策略模式便能延後決定使用哪種實作，直到執行時期為止。Spring 框架使用
XML 檔案來建構物件及其相依關係，它是在執行時期讀取，並允許實作之間的快速
變化而無需重新編譯。第 16 章有更多資訊。
如何使用樣版模式（Template Pattern）？
樣版模式是用來延遲或把演算法的部分或全部步驟委託給子類別。共同的行為可以在
父類別定義，然後特定的變化都寫在子類別。範例 6-6 所示為堆疊的定義，背後其實
是 LinkedList和一個用來過濾 Stack實體的介面（稱為 StackPredicate）。
範例 6-6：堆疊
Chapter 6 設計模式 59
StackPredicate 是樣版模式的實作，該模式允許客戶端程式碼確實定義過濾的運作
方式。
filter 方法有其邏輯：它會走訪堆疊的每個值，並詢問 predicate，是否該值要包含在
過濾堆疊以回傳。filter方法的邏輯完全從 StackPredicate的特定邏輯分離，才能決
定是否要過濾給定的有效值。
範例 6-7 示範了 StackPredicate 兩種可能的實作：一種是只允許偶數，而另一個沒有
影響：
範例 6-7：實作 StackPredicate 樣版
Java 程式設計師面試寶典 60
分離 StackPredicate 具有許多優點。它允許 Stack 類別的客戶端以自己的需求過濾，
完全無需修改 Stack 類別。此外，StackPredicate 實作屬於程式碼的一個單元，因
此，可以完全隔離測試，而不需要一個堆疊實體。
常用的模式
試述裝飾者模式（Decorator Pattern）的實作？
裝飾者模式，可以更改或設定特定物件的功能組態，如添加按鈕或滾動捲軸，也可確
實定義如何從相同要素中對兩個不同的客戶模擬三明治順序。
Java 原本的 IO 類別，在讀取和寫入 JVM 之外的來源方面，廣泛使用裝飾者模式。
InputStream 和 OutputStream 類別及其子類別使用裝飾者模式讀取和寫入資料的方
法，是由實作類別來定義，而這些實作往往可以串聯一起，以提供能有效率讀取或寫
入來源的方式。
檢視 OutputStream 抽象類別，它有一個方法必須在實作中定義，該方法僅是寫入一個
位元組：
可以使用其他方法來大量寫入位元組，預設情況下每個位元組都會呼叫前述的方法。
依實作方式而定，覆蓋這些方法可能更有效率。
許多 OutputStream 的實作會執行必要的行動，然後委托給其他的 OutputStream。這些
實作會以另一個 OutputStream作為建構子的參數。
OutputStream 會實際執行資料寫入（如 FileOutputStream 或 SocketOutputStream），
而不委託其 write 方法到另一個串流，所以不需要另一個 OutputStream 物件用在其建
構子的參數。
範例 6-8 示範使用裝飾者模式，在位元組陣列寫入硬碟前，把幾個操作串聯。
範例 6-8：使用裝飾者模式寫入硬碟
Chapter 6 設計模式 61
該測試的前五行，是定義要寫入的檔案，以及把資料寫入檔案的方式。FileOutputStream
將檔案寫入硬碟。BufferedOutputStream 會快取所有呼叫，且一次寫入數個位元組。
在寫入硬碟時，這可能有龐大的效率增益。ObjectOutputStream 是 Java 內建的序列化
機制，用來把物件與基本型別寫入串流。序列化會在第 15 章討論更為詳細。
請注意，這裡說的 ObjectOutputStream 不知道檔案在哪裡被寫入，它僅是委託給另一
個 OutputStream。這種模式的強大之處在於可以提供新的 OutputStream 實作，且能與
之前存在的部分合作。
比如說，如果想記錄每次呼叫 BufferedOutputStream 的事件，就可以輕鬆地撰寫某個
實作，且它會與前面定義的部分搭配運作。或如果想在寫入資料之前將其加密，這也
能做到。
如果想在寫入硬碟之前對資料進行壓縮，可以使用由 Java 標準函式庫提供的
GZIPOutputStream類別。
記住，在 OutputStream 串聯當中定義的順序可能是重要的。當讀回的資料在儲存前被壓
縮，你肯定會想用 GZIPInputStream去了解資料，再使用其他裝飾的 InputStream物件。
試敘述享元模式（Flyweight Pattern）的實作？
享元模式的用處，是在幾個物件的情況，且許多物件可能代表相同的值，才能發揮。
在這些情況下，只要該物件是不可改變的，就可能會共享值。範例 6-9 示範來自 Java
標準函式庫的例子，是從 Sun 的 Integer類別實作而來。
範例 6-9：運作中的享元模式
Java 程式設計師面試寶典 62
valueOf 方法會檢查給定的參數值，且如果它是預先快取值，則該方法會回傳建構的
實體，而不是建立新副本。快取的預設範圍是-128 到 127。快取會在 static 區塊中設
定初始值，所以在初次建立時，在運作時的 JVM 裡，會有參考指向的 Integer：
// 省略建立快取大小
範例 6-10 證明快取使用了享元模式，因為該測試會檢查兩個實體，但實際上它們是
同一個實體，而不僅僅是相等的物件。
範例 6-10：證明 Integer.valueOf 使用享元模式
這個屬性只會在 Integer 物件是不可變的狀況下存在。若建構 Integer 物件後，才修
改其值，之後當它搭配享元模式使用時，修改值會出現連鎖效應，影響每個指向該物
件的參考。
若曾經建立 Integer 物件，便一定要用 valueOf 方法才會有享元模式的優點。如果呼
叫 new，即使新實體處於快取值的門檻內，也必定會建立。
享元模式適用於很多情況，該模式的另一種實作稱為空物件模
式（Null Object Pattern）。這種模式採用了輕量級的物件來
代表空值。
當建立如二元樹的資料結構，其葉子沒有子節點。依實作而
定，可能使用 null 參考就夠了，或者是使用一個空物件。可
以想像成每片葉子都有自己的空物件，但在實踐上，可以使用
單一個輕量級物件。範例 6-1 示範使用空物件模式的二元樹物
件參考。 Null
圖 6-1
Chapter 6 設計模式 63
如何使用單體模式（Singleton Pattern）？
單體其實就是一個類別，而該類別只允許建立一個實體。它經常用於建立給第三方使
用的單一入口，例如資料庫或網站服務，連線數便可以很容易地在一個地方管理和
配置。
限制單體類別的客戶端只能有一個實體，可以證明具有挑戰性。範例 6-11 為單純的
初次嘗試。
範例 6-11：有問題的單體
// 在此操作
這裡的方法被稱為延遲初始化（lazy initialization）：Singleton 實體只能在首次需要
時建立。乍看之下，它看起來與其他對 getInstance()的呼叫很像，都是回傳相同的
實體。然而，如果 INSTANCE為 null，且一個執行緒會在 if指令後，卻在 INSTANCE初
始化之前切換，則第二個以上的執行緒呼叫的 getInstance()也會有 if 指令回傳
true，並建立一個新物件。這可能會導致發生怪異的行為，更糟的是，記憶體洩漏
（memory leak）導致 JVM 當機。
Java 5 引入 Enum 型別。如果建立的 Singleton 作為一個單元素的 Enum，JVM 保證
（guarantees）只會建立一個實體，如範例 6-12 所示。
範例 6-12：使用 Enum 代表 Singleton
// 在此操作
Java 程式設計師面試寶典 64
請注意，使用單體模式可能導致其他問題：要單獨測試可能非常困難，尤其是如果
Singleton 進行重量級的操作，如寫入資料庫。只管理任何「類似單體」的物件作為
類別相依往往更好，且使用相依性注入框架以建構一個物件。
單體在特定的應用程式運作得很好，比如桌面或行動應用程式上的 GUI，或者當知道
不會同時有很多用戶的狀況。如果正在建構大型、可擴展的伺服器應用程式，之後單
體物件往往是大多數效能瓶頸的根源。
總結 本章算輕鬆地看看常見的物件導向軟體設計模式。確保了解其如何運作，以及為什麼
使用它們。 Java 語言和函式庫中的其他模式都沒有在這裡討論，比如迭代器模式
（Iterator Pattern）、工廠模式（Factory Pattern）等等。一旦熟悉了模式，便應該能
夠很容易地在整個語言和函式庫看到它們的蹤跡。
花時間來閱讀和研究更多的設計模式。許多免費的網路資源談到更多的設計模式與範
例實作。最早的設計模式書籍，《物件導向設計模式》（Design Patterns: Elements of
Reusable Object-Oriented Software ， Ralph Johnson 、 John Vlissides 、 Richard
Helm，以及 Erich Gamma 合著，Addison-Wesley，1994 年 10 月）是這個主題非常
棒的資源，雖然裡面的範例並非用 Java 撰寫。
一旦習慣使用物件導向的模式，應該檢查在軟體中還有什麼地方可以看到模式。另
外，更現代的軟體模式論述，涵蓋整個系統會發現的模式書籍，是《Enterprise Integration Patterns 》（ Gregor Hohpe 與 Bobby Woolf 合著， Addison-Wesley
Signature 系列，2003 年 10 月）。
有更多使用設計模式的經驗，在審查程式碼，甚至 API 文件時，就越會發現它們的存
在。這可以讓你更快了解和學習新的 API 和功能。
下一章將著眼不同種類的模式：是一些常出現，也是面試人員最愛問的問題。
