11.1 设计杀毒软件的框架结构

Sunny软件公司欲开发一个杀毒(AntiVirus)软件，该软件既可以对某个文件夹(Folder)杀毒，也可以对某个指定的文件(File)进行杀毒。该杀毒软件还可以根据各类文件的特点，为不同类型的文件提供不同的杀毒方式，例如图像文件(ImageFile)和文本文件(TextFile)的杀毒方式就有所差异。现需要提供该杀毒软件的整体框架设计方案。

在介绍Sunny公司开发人员提出的初始解决方案之前，我们先来分析一下操作系统中的文件目录结构，例如在Windows操作系统中，存在如图11-1所示目录结构：

图11-1 Windows目录结构

图11-1可以简化为如图11-2所示树形目录结构：

图11-2 树形目录结构示意图

我们可以看出，在图11-2中包含文件（灰色节点）和文件夹（白色节点）两类不同的元素，其中在文件夹中可以包含文件，还可以继续包含子文件夹，但是在文件中不能再包含子文件或者子文件夹。在此，我们可以称文件夹为容器(Container)，而不同类型的各种文件是其成员，也称为叶子(Leaf)，一个文件夹也可以作为另一个更大的文件夹的成员。如果我们现在要对某一个文件夹进行操作，如查找文件，那么需要对指定的文件夹进行遍历，如果存在子文件夹则打开其子文件夹继续遍历，如果是文件则判断之后返回查找结果。

Sunny软件公司的开发人员通过分析，决定使用面向对象的方式来实现对文件和文件夹的操作，定义了如下图像文件类ImageFile、文本文件类TextFile和文件夹类Folder：

//为了突出核心框架代码，我们对杀毒过程的实现进行了大量简化 
import java.util.*; 
//图像文件类 
class ImageFile { 
private String name; 
public ImageFile(String name) { 
this.name = name; 
} 
public void killVirus() { 
//简化代码，模拟杀毒 
System.out.println("----对图像文件'" + name + "'进行杀毒"); 
} 
} 
//文本文件类 
class TextFile { 
private String name; 
public TextFile(String name) { 
this.name = name; 
} 
public void killVirus() { 
//简化代码，模拟杀毒 
System.out.println("----对文本文件'" + name + "'进行杀毒"); 
} 
} 
//文件夹类 
class Folder { 
private String name; 
//定义集合folderList，用于存储Folder类型的成员 
private ArrayList<Folder> folderList = new ArrayList<Folder>(); 
//定义集合imageList，用于存储ImageFile类型的成员 
private ArrayList<ImageFile> imageList = new ArrayList<ImageFile>(); 
//定义集合textList，用于存储TextFile类型的成员 
private ArrayList<TextFile> textList = new ArrayList<TextFile>(); 
public Folder(String name) { 
this.name = name; 
} 
//增加新的Folder类型的成员 
public void addFolder(Folder f) { 
folderList.add(f); 
} 
//增加新的ImageFile类型的成员 
public void addImageFile(ImageFile image) { 
imageList.add(image); 
} 
//增加新的TextFile类型的成员 
public void addTextFile(TextFile text) { 
textList.add(text); 
} 
//需提供三个不同的方法removeFolder()、removeImageFile()和removeTextFile()来删除成员，代码省略 
//需提供三个不同的方法getChildFolder(int i)、getChildImageFile(int i)和getChildTextFile(int i)来获取成员，代码省略 
public void killVirus() { 
System.out.println("****对文件夹'" + name + "'进行杀毒"); //模拟杀毒 
//如果是Folder类型的成员，递归调用Folder的killVirus()方法 
for(Object obj : folderList) { 
((Folder)obj).killVirus(); 
} 
//如果是ImageFile类型的成员，调用ImageFile的killVirus()方法 
for(Object obj : imageList) { 
((ImageFile)obj).killVirus(); 
} 
//如果是TextFile类型的成员，调用TextFile的killVirus()方法 
for(Object obj : textList) { 
((TextFile)obj).killVirus(); 
} 
} 
}

编写如下客户端测试代码进行测试：

class Client { 
public static void main(String args[]) { 
Folder folder1,folder2,folder3; 
folder1 = new Folder("Sunny的资料"); 
folder2 = new Folder("图像文件"); 
folder3 = new Folder("文本文件"); 
ImageFile image1,image2; 
image1 = new ImageFile("小龙女.jpg"); 
image2 = new ImageFile("张无忌.gif"); 
TextFile text1,text2; 
text1 = new TextFile("九阴真经.txt"); 
text2 = new TextFile("葵花宝典.doc"); 
folder2.addImageFile(image1); 
folder2.addImageFile(image2); 
folder3.addTextFile(text1); 
folder3.addTextFile(text2); 
folder1.addFolder(folder2); 
folder1.addFolder(folder3); 
folder1.killVirus(); 
} 
}

编译并运行程序，输出结果如下：

****对文件夹'Sunny的资料'进行杀毒
****对文件夹'图像文件'进行杀毒
----对图像文件'小龙女.jpg'进行杀毒
----对图像文件'张无忌.gif'进行杀毒
****对文件夹'文本文件'进行杀毒
----对文本文件'九阴真经.txt'进行杀毒
----对文本文件'葵花宝典.doc'进行杀毒

Sunny公司开发人员“成功”实现了杀毒软件的框架设计，但通过仔细分析，发现该设计方案存在如下问题：

(1) 文件夹类Folder的设计和实现都非常复杂，需要定义多个集合存储不同类型的成员，而且需要针对不同的成员提供增加、删除和获取等管理和访问成员的方法，存在大量的冗余代码，系统维护较为困难；

(2) 由于系统没有提供抽象层，客户端代码必须有区别地对待充当容器的文件夹Folder和充当叶子的ImageFile和TextFile，无法统一对它们进行处理；

(3) 系统的灵活性和可扩展性差，如果需要增加新的类型的叶子和容器都需要对原有代码进行修改，例如如果需要在系统中增加一种新类型的视频文件VideoFile，则必须修改Folder类的源代码，否则无法在文件夹中添加视频文件。

面对以上问题，Sunny软件公司的开发人员该如何来解决？这就需要用到本章将要介绍的组合模式，组合模式为处理树形结构提供了一种较为完美的解决方案，它描述了如何将容器和叶子进行递归组合，使得用户在使用时无须对它们进行区分，可以一致地对待容器和叶子。