本文介绍一种基于单一 FileNode 类的简洁设计，替代传统的 Dir/File 分离模型，通过父子引用与类型识别机制，天然保障双向一致性、线程安全基础和可扩展性。
本文介绍一种基于单一 `filenode` 类的简洁设计，替代传统的 `dir`/`file` 分离模型，通过父子引用与类型识别机制，天然保障双向一致性、线程安全基础和可扩展性。
在构建内存中目录树（如模拟文件系统、配置资源树或项目模块结构）时，常见的设计陷阱是将 Dir 和 File 割裂为两个独立类，并试图通过双向引用（Dir.files ↔ File.parentDirectory）维持结构一致性。这种设计虽语义直观，却在实践中引发三大核心问题：
- 封装破坏：为实现 Dir.put(File)，不得不暴露 File.parentDirectory 的 setter（如设为 protected），违背封装原则；
- 逻辑耦合：删除操作需跨类协同（如 File.delete() 需修改其父 Dir.files），易遗漏或出错；
- 继承失当：强行让 Dir 继承 File（或反之）违反“is-a”关系，导致冗余字段与行为污染。
更优解是采用统一节点抽象（Unified Node Abstraction）：定义一个通用 FileNode 类，同时承载目录与文件的共性能力——即“树形结构中的任意节点”。其核心思想是：
✅ 目录 = 拥有子节点的 FileNode；
✅ 文件 = 无子节点（或子节点为空）的 FileNode；
✅ 所有结构变更（添加、删除、移动）均由节点自身方法完成，天然闭环。
以下是精简、可直接落地的参考实现：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Objects;
public class FileNode {
private final String name;
private FileNode parent;
private final List<FileNode> children; // null 表示不可变（如只读文件）
private final boolean isDirectory; // 运行时标识，支持动态类型判断
// 构造目录节点
public FileNode(String name) {
this(name, true);
}
// 构造文件节点
public FileNode(String name, boolean isDirectory) {
this.name = Objects.requireNonNull(name);
this.isDirectory = isDirectory;
this.children = isDirectory ? new ArrayList<>() : null;
}
// ✅ 安全添加子节点（仅对目录有效）
public void addChild(FileNode child) {
if (!isDirectory) {
throw new UnsupportedOperationException("Cannot add child to a file node");
}
if (child == null) return;
// 自动维护双向引用
child.parent = this;
this.children.add(child);
}
// ✅ 安全删除自身（自动从父节点移除）
public void delete() {
if (parent != null) {
parent.children.remove(this); // 线程安全需额外同步（见下文）
this.parent = null;
}
// 可选：递归清理子树（适用于目录）
if (isDirectory && children != null) {
children.forEach(FileNode::delete);
children.clear();
}
}
// ✅ 获取路径（辅助方法）
public String getAbsolutePath() {
if (parent == null) return "/" + name;
return parent.getAbsolutePath() + "/" + name;
}
// Getter（仅暴露必要访问，不提供 setter）
public String getName() { return name; }
public FileNode getParent() { return parent; }
public List<FileNode> getChildren() {
return isDirectory ? List.copyOf(children) : List.of(); // 不可变视图防外部篡改
}
public boolean isDirectory() { return isDirectory; }
}关键设计优势说明：
- 一致性内建：addChild() 同时更新 child.parent 和 this.children，避免跨类调用导致的状态不一致；
- 封装完整：所有字段均为 private，无 public setter；外部仅能通过声明式方法（如 addChild, delete）驱动状态变更；
- 类型灵活：isDirectory 字段替代类继承，支持运行时动态转换（如 fileNode.convertToDirectory() 可扩展）；
- 扩展友好：新增属性（如权限、修改时间、内容字节）可直接加在 FileNode 中，无需修改类层次。
注意事项与进阶建议：
- 并发安全：上述代码未内置锁机制。若需多线程操作（如 Web 服务中并发上传/删除），应在关键方法（addChild, delete）中加入同步块，或使用 CopyOnWriteArrayList 替代 ArrayList 存储 children；
- 内存泄漏防护：delete() 中显式置空 child.parent，防止子节点持有已删除父节点的强引用；
- 持久化兼容：可为 FileNode 添加 toJSON() / fromJSON() 方法，无缝对接 JSON 序列化；
- 性能优化：对超大目录，getChildren() 返回 List.copyOf() 是安全但非零拷贝方案；高频读场景可考虑返回 Collections.unmodifiableList(children)。
这种统一节点模型不仅解决了原始设计的耦合与封装矛盾，更将树操作从“跨对象协作”降维为“单对象自治”，显著提升代码健壮性与可维护性——这正是优秀面向对象设计的核心：用结构简化逻辑，以封装驱动正确性。
