问题描述

设计一个文件系统模拟器，用户可以创建文件和文件夹，对文件进行复制、删除等操作，并支持克隆文件和文件夹。系统需要实现组合模式来处理文件和文件夹的层次结构，使用命令模式来封装操作，并利用原型模式实现文件和文件夹的克隆。

设计分析

组合模式

组合模式用于将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。文件系统中，文件和文件夹都有一些共同的操作（如显示、添加、删除），组合模式使我们可以用统一的方式处理它们。

命令模式

命令模式用于将请求封装成对象，从而使我们可以用不同的请求、队列或者日志来参数化其他对象。文件系统需要支持多种操作（如复制、删除），使用命令模式可以使操作的管理和扩展更加灵活。

原型模式

原型模式用于创建对象，通过复制现有的对象而不是通过实例化类来创建新的对象。文件系统需要支持文件和文件夹的克隆，使用原型模式可以简化对象的创建过程。

流程图

模块依赖关系图

graph TD
    FileSystem --> FileSystemComponent
    FileSystemComponent <|-- File
    FileSystemComponent <|-- Folder
    FileSystem --> Command
    Command <|-- CreateCommand
    Command <|-- CopyCommand
    Command <|-- DeleteCommand
    FileSystem --> Prototype
    Prototype <|-- File
    Prototype <|-- Folder

详细设计与实现

组合模式（文件和文件夹）

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 文件系统组件接口
interface FileSystemComponent {
   
    void show();
    FileSystemComponent clone();
}

// 文件类
class File implements FileSystemComponent {
   
    private String name;

    public File(String name) {
   
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void show() {
   
        System.out.println("File: " + name);
    }

    @Override
    public FileSystemComponent clone() {
   
        return new File(this.name);
    }
}

// 文件夹类
class Folder implements FileSystemComponent {
   
    private String name;
    private List<FileSystemComponent> components = new ArrayList<>();

    public Folder(String name) {
   
        this.name = name;
    }

    public void addComponent(FileSystemComponent component) {
   
        components.add(component);
    }

    public void removeComponent(FileSystemComponent component) {
   
        components.remove(component);
    }

    @Override
    public void show() {
   
        System.out.println("Folder: " + name);
        for (FileSystemComponent component : components) {
   
            component.show();
        }
    }

    @Override
    public FileSystemComponent clone() {
   
        Folder clone = new Folder(this.name);
        for (FileSystemComponent component : components) {
   
            clone.addComponent(component.clone());
        }
        return clone;
    }
}

命令模式（文件操作）

// 命令接口
interface Command {
   
    void execute();
}

// 创建命令
class CreateCommand implements Command {
   
    private FileSystemComponent component;
    private Folder folder;

    public CreateCommand(FileSystemComponent component, Folder folder) {
   
        this.component = component;
        this.folder = folder;
    }

    @Override
    public void execute() {
   
        folder.addComponent(component);
        System.out.println("Created " + (component instanceof File ? "File" : "Folder") + ": " + component);
    }
}

// 复制命令
class CopyCommand implements Command {
   
    private FileSystemComponent component;
    private Folder folder;

    public CopyCommand