23种设计模式(23)-解释器模式

- 日理万妓 2022-06-11 07:23 274阅读 0赞

**解释器模式**  
定义：解释器模式是类的行为模式。给定一个语言之后，解释器模式可以定义出其文法的一种表示，并同时提供一个解释器。客户端可以使用这个解释器来解释这个语言中的句子。

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解释器模式的结构  
下面就以一个示意性的系统为例，讨论解释器模式的结构。系统的结构图如下所示：

![这里写图片描述][20160213111559258]

模式所涉及的角色如下所示：  
　　（1）抽象表达式(Expression)角色：声明一个所有的具体表达式角色都需要实现的抽象接口。这个接口主要是一个interpret()方法，称做解释操作。  
　　（2）终结符表达式(Terminal Expression)角色：实现了抽象表达式角色所要求的接口，主要是一个interpret()方法；文法中的每一个终结符都有一个具体终结表达式与之相对应。比如有一个简单的公式R=R1+R2，在里面R1和R2就是终结符，对应的解析R1和R2的解释器就是终结符表达式。   
　　（3）非终结符表达式(Nonterminal Expression)角色：文法中的每一条规则都需要一个具体的非终结符表达式，非终结符表达式一般是文法中的运算符或者其他关键字，比如公式R=R1+R2中，“+”就是非终结符，解析“+”的解释器就是一个非终结符表达式。  
　　（4）环境(Context)角色：这个角色的任务一般是用来存放文法中各个终结符所对应的具体值，比如R=R1+R2，我们给R1赋值100，给R2赋值200。这些信息需要存放到环境角色中，很多情况下我们使用Map来充当环境角色就足够了。

具体案例

//上下文环境角色
    public class Context {
         private Map<Variable,Integer> valueMap = new HashMap<Variable,Integer>();  
    
         public void addValue(Variable x , int y)  
         {  
                valueMap.put(x , y);  
         }  
    
         public int LookupValue(Variable x)  
    
         {  
                int i = valueMap.get(x);  
                return i ;  
         }  
    }

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//抽象表达式角色，也可以用接口来实现 
    public abstract class Expression {
        public abstract int interpret(Context con);
    }

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//终结符表达式角色 
    public class Constant extends Expression { 
        private int i;
        public Constant(int i){
            this.i = i;
        }
    
        public int interpret(Context con){
            return i;
        }
    }

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public class Variable extends Expression{ 
        public int interpret(Context con)
    
        {
    
            // this为调用interpret方法的Variable对象
    
            return con.LookupValue(this);
    
        }
    }

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//非终结符表达式角色 
    public class Add extends Expression { 
        private Expression left, right;
    
        public Add(Expression left, Expression right)
    
        {
    
            this.left = left;
    
            this.right = right;
    
        }
    
        public int interpret(Context con)
    
        {
    
            return left.interpret(con) + right.interpret(con);
    
        }
    
    }

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public class Subtract extends Expression { 
        private Expression left, right;
    
        public Subtract(Expression left, Expression right)
    
        {
    
            this.left = left;
    
            this.right = right;
    
        }
    
    
        public int interpret(Context con)
    
        {
    
            return left.interpret(con) - right.interpret(con);
    
        }
    }

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public class Multiply extends Expression { 
        private Expression left, right;
    
        public Multiply(Expression left, Expression right)
    
        {
    
            this.left = left;
    
            this.right = right;
    
        }
    
        public int interpret(Context con)
    
        {
    
            return left.interpret(con) * right.interpret(con);
    
        }
    }

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public class Division extends Expression{ 
        private Expression left, right;
    
        public Division(Expression left, Expression right)
    
        {
    
            this.left = left;
    
            this.right = right;
    
        }
    
        public int interpret(Context con)
    
        {
    
            try {
    
                return left.interpret(con) / right.interpret(con);
    
            } catch (ArithmeticException ae)
    
            {
    
                System.out.println("被除数为0！");
    
                return -11111;
    
            }
    
        }
    }

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//测试程序，计算 (a*b)/(a-b+2) 
    public class Test {
        private static Expression ex,exa,exs,exm;
    
        private static Context con;
    
        public static void main(String[] args)
    
        {
    
            con = new Context();
    
            // 设置变量、常量
    
            Variable a = new Variable();
    
            Variable b = new Variable();
    
            Constant c = new Constant(2);
    
            // 为变量赋值
    
            con.addValue(a, 10);
    
            con.addValue(b, 8);
    
    
            // 运算，对句子的结构由我们自己来分析，构造
            exs=new Subtract(a, b);
            exa=new Add(exs, c);
            exm=new Multiply(a, b);
            ex = new Division(exm, exa);
    
            System.out.println("运算结果为：" + ex.interpret(con));
    
        }
    }

优缺点  
解释器模式提供了一个简单的方式来执行语法，而且容易修改或者扩展语法。一般系统中很多类使用相似的语法，可以使用一个解释器来代替为每一个规则实现一个解释器。而且在解释器中不同的规则是由不同的类来实现的，这样使得添加一个新的语法规则变得简单。  
但是解释器模式对于复杂文法难以维护。可以想象一下，每一个规则要对应一个处理类，而且这些类还要递归调用抽象表达式角色，多如乱麻的类交织在一起是多么恐怖的一件事啊！

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