Java咖啡馆(9)——一个压缩归档实用软件

在病毒肆虐以及BT下载流行的年代，按时备份是一个好习惯。一般而言，只有满足下列这些蛮横需求的软件，才称得上是一个得心应手的好工具:

★需要备份的文件可能分布在硬盘的各个角落;
★文件名可能比较复杂，不是用DOS的通配符就能够描述清楚的 ;
★按照文件的时间、大小、类型(文件或者目录)、最后修改时间等进行筛选;
★能够把这些文件压缩，并添加适当的注释帮助辨认 ;
★能够添加校验值以确保复制和网络传输时不出错;
★保持备份时的目录结构以便恢复;
★最好能够同时在多个平台运行;

这样的软件存在吗？没错，这就是我们这回咖啡馆的主题，我们将综合运用所学的知识，编写一个这样的实用软件—ExpZip。

首先介绍一下软件的使用方法。由于Java咖啡馆开馆以来才短短几期，还未介绍到GUI(图形用户界面)的设计，所以它仍然是一个命令行工具。举个实际例子，对于Java爱好者而言，自己编写的程序再重要不过了，这是N个小时的心血啊，自然应该经常备份，世界上没有后悔药卖的。打开“命令提示符”窗口，进入项目所在文件夹，输入:

其中java是Java解释器，ExpZip就是我们将要编写的Java类编译以后的class文件。第一个参数代表目标文件夹，第二个参数代表目标文件文件名的表达式，具体含义请看后文详述。回车以后，Eclipse工作区文件夹中包括所有子文件夹中的所有Java源程序都已经备份到Backup.zip中了。可以用WinRAR打开这个ZIP包。

可以看到，这个压缩包保留了文件的路径信息，并且还有注释，记载着当时的压缩信息。而且，这是一个Java程序，理论上拿到MacOS上运行都是没有问题的。

总之，这是一个非常强大的软件，而且，我们已经有足够的知识来编写这个软件了。不再赘述，先新建一个项目。

1.File类

Java中是通过File类来存取文件和路径的。没错，这是一个非常容易混淆的名字，你可能认为它仅仅能够处理文件，实际上它既可以代表了一个特定的文件，又可以代表某个文件夹内的文件名列表。如果它是文件，你可以通过length()方法获取它的大小、通过lastModified()方法最后修改时间，等等;如果它代表文件名列表，则可以用list()得到表示文件名列表的字符串数组，或者用listFiles()方法得到表示子文件列表的File数组。总之，在Java中文件夹和文件已经被统一成一个抽象的概念，只要了解它的原理，使用起来将会感到非常方便。

2.文件过滤

我们说过，File类的listFiles()方法可以得到表示子文件列表的File数组，如果仅仅想要得到特定的子文件而过滤掉其他的文件，则可以给listFiles()方法加上参数——一个过滤器。
所谓的过滤器，就是一个实现FilenameFilter接口的Java类。所谓接口(interface)，就是仅仅定义了行为协议，所有声明实现这个接口的类必须具体实现这个接口的行为。换句话说，接口是一种契约，比如这里FilenameFilter的定义是这样子的:

我们要得到某个File类的所有子文件夹，过滤器FolderFilter类可以这么写:

你看，FolderFilter类通过implements表示对FilenameFilter接口的支持，然后实现了这个接口的accept方法。具体地，在accept方法中，通过传入的dir参数和name参数新建一个File实例，然后通过调用isDirectory()方法判断这个实例是否是文件夹，是则返回True，否则返回False。

注意到这个方法必须和FilenameFilter接口里面声明的一模一样。正因为如此，每次手动输入接口声明既麻烦又容易出错。还是让Eclipse干体力活吧！打开Eclipse，新建一个类，名字为FolderFilter，按下Interfaces文本列表右边的Add按钮，在弹出的对话框中输入FilenameFilter即可。实际上，Eclipse会根据你的输入进行筛选，非常聪明(见图1)。

别忘记只在Inherited abstract methods前面打勾。最后按下Finish，FolderFilter便创建好了，请根据上文补足代码。

假设path是一个File类的实例，我们便可以通过File[] subFolders = path.listFiles(new FolderFilter())得到path的子文件夹列表了。

这就是接口的使用。加上前两次我们讲解的Java语言中关于封装、继承和多态的知识，Java面向对象编程就基本讲完了。

3.过滤器原理

或许你会觉得过滤文件夹还要手动编写一个类，实在是太麻烦了。实则不然。
给listFiles()参数提供一个实现FilenameFilter接口的类的实例，惟一目的就是让listFiles()反过来调用作为参数的实例的accept方法。仔细体会一下这句绕口令，真是意味深长啊。这意味着你可以把任何实现FilenameFilter接口的类的实例当作参数传递，甚至是在运行时动态改变，从而使得程序更加灵活。而且，如果你要加入更多的过滤器，写额外的类就可以了，完全不需要修改原先的过滤器，这种动态策略的思想就是一种Strategy模式的体现。

黄糖故事

设计模式(Design Patterns)

建筑工程师Cristopher Alexander总结了建筑中的经验教训，发现有些问题总是一遍又一遍重复出现，当你总结出一套解决这种问题的核心方法以后，你只要放心使用这种解决方法即可，而完全不必再动脑筋想其他的方案。虽然这句话很朴素，但是却成了软件工程中一种举足轻重的方法学—设计模式的指导思想。

我们知道，建筑学有牛顿力学作为辩证的理论根据，只要尊重科学，就不可能设计出坍塌的建筑(即使坍塌，也是材料施工不过关或其他因素造成的)。但是，编写软件却没有这样的理论根据，因为程序只是告诉计算机语法，计算机只要如此这般依计而行，愚忠而已，而没有机制能保证程序的语意符合人类的思想。因此，程序才会有BUG，即使比尔对Windows XP大吼:“我以老祖宗的名义不准你有BUG！”，Windows XP能够领会精神吗？

虽然没有彻底的解决方法，Erich Gamma等四位大师级的计算机科学家通过借鉴建筑学中的模式的概念，创造出软件中的设计模式，通过精心萃取的23个模式，有效解决了软件的设计问题，给程序加上了一定程度的模型语意。具体的，请阅读这“四人帮”(Gang of Four)编写的《Design Patterns》一书。值得一提的是，我们上一回编写的名字解析器就是运用了其中的Factory模式，结构非常漂亮。

顺便说一句，现在支持设计模式的工具也越来越多 ，如果你想有朝一日从Java程序员升级为呼风唤雨的Java构架师，这可是一门必修课哦！

4.正则表达式(Regular Expression)

说起正则表达式，即使不熟悉，你也会觉得非常眼熟。没错，现在的文本编辑软件，无论是UltraEdit还是EditPlus，无一不支持正则表达式。可以说，不支持正则表达式的编辑器肯定是三流货色啦。

理论上，正则表达式等价于有限自动机，能够表达相当丰富的语言，DOS中通配符的能力是无法望其项背的。学过编译原理或者计算机理论的朋友一定很熟悉了，可是，如果从头开讲，恐怕这期所有版面都不够。因此这里推荐你参考Sun免费的Java Tutorial中的Regular Expressions一章，写得很详细。即使你熟悉计算机理论的正则表达式，也建议抽空看一看，因为Java采取的是类Perl风格的语法，和理论书上有些出入。

比如我们要过滤出所有Java源程序。众所周知，Java文件名必须以字母、美元符号或者下划线开头，然后可以由数字、字母、美元符号或者下划线的任意组合，最后扩展名是java。用正则表达式写出来，就是“[a-zA-Z_$][a-zA-Z_$0-9]*.java”(不含引号)。

其中，[a-zA-Z_$]表示小写字母a至z、大写字母A至Z、美元符号或者下划线任取其一;[a-zA-Z_$0-9]*表示小写字母a至z、大写字母A至Z、美元符号、下划线以及0至9这十个数字的任意组合;“.java”表示Java源程序的扩展名，由于“.”在Java正则表达式中有特殊意义，所以“.”才表示一个“.”符号。

当然，Java正则表达式API中还有许多扩充，可以简写为:[a-zA-Z_$][w$]*.java。

有了这些知识，我们不难写出支持正则表达式的文件过滤器FileFilter，源代码如下:

public class FileFilter implements FilenameFilter {
private Pattern pattern;

public FileFilter(String regex) {
pattern = Pattern.compile(regex);
}

public boolean accept(File dir, String name) {
File file = new File(dir + "" + name);
return pattern.matcher(file.getName()).matches() && file.isFile();
}

}

Java中通过Pattern类来使用正则表达式。在FileFilter的构造函数中，通过把regex参数传递给Pattern的compi