面试题：自定义实现基于Java文件目录管理类的高效文件索引系统

整体架构设计

数据结构层：
- 使用HashMap<String, List<Path>>来存储文件名到文件路径的映射，用于按文件名检索。键为文件名，值为包含该文件名的文件路径列表。
- 对于按文件内容关键词检索，构建倒排索引结构。使用HashMap<String, List<Path>>，键为文件内容中的关键词，值为包含该关键词的文件路径列表。
索引构建层：
- 遍历指定目录及其子目录下的所有文件，使用Files.walkFileTree方法。
- 对于每个文件，提取文件名并添加到文件名索引中。
- 读取文件内容（对于文本文件，可以使用Files.readAllLines等方法），对内容进行分词处理（可以使用第三方分词工具如Lucene的分词器），将每个关键词添加到倒排索引中。
检索层：
- 提供方法接收检索关键词，根据检索类型（文件名或文件内容）从相应的索引结构中获取文件路径列表。

核心算法

索引构建算法：
- 输入：文件目录路径
- 步骤：
  - 初始化文件名索引HashMap<String, List<Path>> fileNameIndex和文件内容关键词倒排索引HashMap<String, List<Path>> contentIndex。
  - 使用Files.walkFileTree遍历目录，对于每个文件：
    - 将文件名添加到fileNameIndex中。
    - 读取文件内容，分词后将每个关键词添加到contentIndex中。
检索算法：
- 输入：检索关键词，检索类型（文件名或文件内容）
- 步骤：
  - 根据检索类型选择相应的索引（文件名索引或文件内容关键词倒排索引）。
  - 从索引中获取包含检索关键词的文件路径列表。

关键代码示例

import java.io.IOException;
import java.nio.file.*;
import java.util.*;

public class FileIndexSystem {
    private Map<String, List<Path>> fileNameIndex;
    private Map<String, List<Path>> contentIndex;

    public FileIndexSystem() {
        fileNameIndex = new HashMap<>();
        contentIndex = new HashMap<>();
    }

    // 构建索引
    public void buildIndex(Path directory) throws IOException {
        Files.walkFileTree(directory, new SimpleFileVisitor<Path>() {
            @Override
            public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {
                // 处理文件名索引
                String fileName = file.getFileName().toString();
                fileNameIndex.putIfAbsent(fileName, new ArrayList<>());
                fileNameIndex.get(fileName).add(file);

                // 处理文件内容索引（假设为文本文件）
                if (Files.probeContentType(file).startsWith("text")) {
                    List<String> lines = Files.readAllLines(file);
                    for (String line : lines) {
                        String[] words = line.split("\\s+");
                        for (String word : words) {
                            contentIndex.putIfAbsent(word, new ArrayList<>());
                            contentIndex.get(word).add(file);
                        }
                    }
                }
                return FileVisitResult.CONTINUE;
            }
        });
    }

    // 按文件名检索
    public List<Path> searchByFileName(String fileName) {
        return fileNameIndex.getOrDefault(fileName, Collections.emptyList());
    }

    // 按文件内容关键词检索
    public List<Path> searchByContent(String keyword) {
        return contentIndex.getOrDefault(keyword, Collections.emptyList());
    }
}

使用示例

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            FileIndexSystem indexSystem = new FileIndexSystem();
            Path directory = Paths.get("your_directory_path");
            indexSystem.buildIndex(directory);

            List<Path> byFileName = indexSystem.searchByFileName("example.txt");
            System.out.println("By File Name: " + byFileName);

            List<Path> byContent = indexSystem.searchByContent("keyword");
            System.out.println("By Content: " + byContent);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

保证系统的高效性和扩展性

高效性：
- 索引结构：使用HashMap作为索引结构，其查找操作的时间复杂度为O(1)平均情况，能够快速定位文件路径。
- 并行处理：在构建索引时，可以考虑使用Java的并行流对文件进行并行处理，加快索引构建速度。例如，Files.walk(directory).parallel().forEach(file -> { /* 索引构建操作 */ });。
扩展性：
- 模块化设计：将索引构建、检索等功能模块化，方便替换或扩展具体实现。例如，如果需要更复杂的文件内容处理，可以将文件内容读取和分词部分封装成独立的模块，方便更换为更强大的分词工具。
- 支持更多检索类型：可以在现有架构基础上，通过添加新的索引结构和检索逻辑，支持更多的检索方式，如按文件大小、修改时间等检索。

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面试题：自定义实现基于Java文件目录管理类的高效文件索引系统

知识考点

面试题答案

整体架构设计

核心算法

关键代码示例

使用示例

保证系统的高效性和扩展性