设计模式之解释器模式

港控/mmm° 2022-07-26 11:09 222阅读 0赞

其实没有什么好的例子引入解释器模式，因为它描述了如何构成一个简单的语言解释器，主要应用在使用面向对象语言开发编译器中；在实际应用中，我们可能很少碰到去构造一个语言的文法的情况。  
**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。  
**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。  
抽象表达式代码：

public abstract class Expression { 
        /** * 以环境为准，本方法解释给定的任何一个表达式 */
        public abstract boolean interpret(Context ctx);
        /** * 检验两个表达式在结构上是否相同 */
        public abstract boolean equals(Object obj);
        /** * 返回表达式的hash code */
        public abstract int hashCode();
        /** * 将表达式转换成字符串 */
        public abstract String toString();
    }

一个Constant对象代表一个布尔常量

public class Constant extends Expression{ 
    
        private boolean value;
        public Constant(boolean value){
            this.value = value;
        }  
        @Override
        public boolean equals(Object obj) {
    
            if(obj != null && obj instanceof Constant){
                return this.value == ((Constant)obj).value;
            }
            return false;
        }
        @Override
        public int hashCode() {
            return this.toString().hashCode();
        }
        @Override
        public boolean interpret(Context ctx) {
    
            return value;
        }
        @Override
        public String toString() {
            return new Boolean(value).toString();
        }
    
    }

一个Variable对象代表一个有名变量

public class Variable extends Expression { 
        private String name;
        public Variable(String name){
            this.name = name;
        }
        @Override
        public boolean equals(Object obj) {
    
            if(obj != null && obj instanceof Variable)
            {
                return this.name.equals(
                        ((Variable)obj).name);
            }
            return false;
        }
        @Override
        public int hashCode() {
            return this.toString().hashCode();
        }
        @Override
        public String toString() {
            return name;
        }
        @Override
        public boolean interpret(Context ctx) {
            return ctx.lookup(this);
        }
    }

代表逻辑“与”操作的And类，表示由两个布尔表达式通过逻辑“与”操作给出一个新的布尔表达式的操作

public class And extends Expression { 
        private Expression left,right;
    
        public And(Expression left , Expression right){
            this.left = left;
            this.right = right;
        }
        @Override
        public boolean equals(Object obj) {
            if(obj != null && obj instanceof And)
            {
                return left.equals(((And)obj).left) &&
                    right.equals(((And)obj).right);
            }
            return false;
        }
        @Override
        public int hashCode() {
            return this.toString().hashCode();
        }
        @Override
        public boolean interpret(Context ctx) {
    
            return left.interpret(ctx) && right.interpret(ctx);
        }
        @Override
        public String toString() {
            return "(" + left.toString() + " AND " + right.toString() + ")";
        }
    }

代表逻辑“或”操作的Or类，代表由两个布尔表达式通过逻辑“或”操作给出一个新的布尔表达式的操作

public class Or extends Expression { 
        private Expression left,right;
        public Or(Expression left , Expression right){
            this.left = left;
            this.right = right;
        }
        @Override
        public boolean equals(Object obj) {
            if(obj != null && obj instanceof Or)
            {
                return this.left.equals(((Or)obj).left) && this.right.equals(((Or)obj).right);
            }
            return false;
        }
        @Override
        public int hashCode() {
            return this.toString().hashCode();
        }
        @Override
        public boolean interpret(Context ctx) {
            return left.interpret(ctx) || right.interpret(ctx);
        }
        @Override
        public String toString() {
            return "(" + left.toString() + " OR " + right.toString() + ")";
        }
    }

代表逻辑“非”操作的Not类，代表由一个布尔表达式通过逻辑“非”操作给出一个新的布尔表达式的操作

public class Not extends Expression { 
        private Expression exp;
    
        public Not(Expression exp){
            this.exp = exp;
        }
        @Override
        public boolean equals(Object obj) {
            if(obj != null && obj instanceof Not)
            {
                return exp.equals(
                        ((Not)obj).exp);
            }
            return false;
        }
        @Override
        public int hashCode() {
            return this.toString().hashCode();
        }
        @Override
        public boolean interpret(Context ctx) {
            return !exp.interpret(ctx);
        }
        @Override
        public String toString() {
            return "(Not " + exp.toString() + ")";
        }
    }

环境(Context)类定义出从变量到布尔值的一个映射

public class Context {
        private Map<Variable,Boolean> map = new HashMap<Variable,Boolean>();
    
        public void assign(Variable var , boolean value){
            map.put(var, new Boolean(value));
        }
    
        public boolean lookup(Variable var) throws IllegalArgumentException{
            Boolean value = map.get(var);
            if(value == null){
                throw new IllegalArgumentException();
            }
            return value.booleanValue();
        }
    }

客户端类

public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            Context ctx = new Context();
            Variable x = new Variable("x");
            Variable y = new Variable("y");
            Constant c = new Constant(true);
            ctx.assign(x, false);
            ctx.assign(y, true);
    
            Expression exp = new Or(new And(c,x) , new And(y,new Not(x)));
            System.out.println("x=" + x.interpret(ctx));
            System.out.println("y=" + y.interpret(ctx));
            System.out.println(exp.toString() + "=" + exp.interpret(ctx));
        }
    }

上面的代码实例演示了一个模拟Java语言中对布尔表达式进行操作和求值。然而，这个设计模式在实际并不常用。但是，可以了解一些，对自己有一定的启发 。