面试题：Java模板方法模式在分布式多类型文件处理系统中的应用

1. 模板方法模式架构设计

抽象文件处理类

public abstract class AbstractFileProcessor {

    // 模板方法
    public final void processFile() {
        readFile();
        versionControl();
        handleConflict();
        writeFile();
    }

    protected abstract void readFile();

    protected abstract void versionControl();

    protected abstract void handleConflict();

    protected abstract void writeFile();
}

具体文件处理类

假设存在两种类型文件的处理类，例如文本文件和二进制文件

public class TextFileProcessor extends AbstractFileProcessor {
    @Override
    protected void readFile() {
        // 实现文本文件读取逻辑，例如使用 BufferedReader 读取文本文件内容
        System.out.println("Reading text file...");
    }

    @Override
    protected void versionControl() {
        // 实现文本文件版本控制逻辑，例如记录版本号到元数据文件
        System.out.println("Text file version control...");
    }

    @Override
    protected void handleConflict() {
        // 实现文本文件冲突解决逻辑，例如根据修改时间决定保留哪个版本
        System.out.println("Handling text file conflict...");
    }

    @Override
    protected void writeFile() {
        // 实现文本文件写入逻辑，例如使用 BufferedWriter 写入文本文件内容
        System.out.println("Writing text file...");
    }
}

public class BinaryFileProcessor extends AbstractFileProcessor {
    @Override
    protected void readFile() {
        // 实现二进制文件读取逻辑，例如使用 FileInputStream 读取二进制文件内容
        System.out.println("Reading binary file...");
    }

    @Override
    protected void versionControl() {
        // 实现二进制文件版本控制逻辑，例如使用哈希值记录版本
        System.out.println("Binary file version control...");
    }

    @Override
    protected void handleConflict() {
        // 实现二进制文件冲突解决逻辑，例如合并二进制数据
        System.out.println("Handling binary file conflict...");
    }

    @Override
    protected void writeFile() {
        // 实现二进制文件写入逻辑，例如使用 FileOutputStream 写入二进制文件内容
        System.out.println("Writing binary file...");
    }
}

2. 关键模块实现

读取文件（readFile）

文本文件：使用 BufferedReader 逐行读取文本内容，根据文件编码设置合适的字符集。
二进制文件：使用 FileInputStream 以字节流的形式读取文件内容，适用于图片、视频等二进制数据。

版本控制（versionControl）

文本文件：可以在文件头部或单独的元数据文件中记录版本号，每次修改文件时递增版本号。
二进制文件：计算文件的哈希值（如 MD5、SHA - 1 等）作为版本标识，当文件内容改变时哈希值也会改变。

冲突解决（handleConflict）

文本文件：可以比较文件的修改时间，保留最新修改的版本；或者采用人工介入的方式，由用户决定保留哪个版本。
二进制文件：可以尝试合并二进制数据，例如对于图片可以采用某种图像融合算法；如果无法自动合并，则提示用户手动处理。

写入文件（writeFile）

文本文件：使用 BufferedWriter 将处理后的文本内容写入文件，注意设置合适的编码。
二进制文件：使用 FileOutputStream 将字节数组形式的二进制数据写入文件。

3. 分布式环境下一致性问题处理

分布式文件系统（如 Ceph、GlusterFS）

使用分布式文件系统来存储文件，这些系统自身具备一定的一致性保障机制。例如，Ceph 通过 CRUSH 算法将数据分布到多个节点，并使用副本机制确保数据的可用性和一致性。当文件发生修改时，分布式文件系统会通过内部的一致性协议（如 Raft、Paxos 变种）来同步副本，保证各个节点上的数据最终一致。

分布式锁

引入分布式锁（如 Redis 分布式锁、ZooKeeper 分布式锁）来保证在同一时间只有一个节点能对文件进行修改。当一个节点需要处理文件时，首先获取分布式锁。如果获取成功，则进行文件的读取、处理和写入操作；操作完成后释放锁。如果获取锁失败，则等待锁的释放，然后重试操作。这样可以避免多个节点同时修改文件导致的冲突。

日志复制

使用日志复制机制（如 Apache Kafka）记录文件的所有修改操作。每个节点在处理文件时，将修改操作记录到日志中，并将日志复制到其他节点。通过回放日志，各个节点可以保持文件状态的一致性。同时，日志可以用于故障恢复，当某个节点发生故障后，可以通过重放日志来恢复到故障前的状态。

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