设计模式之解释器模式

2020-03-24

字数统计: 841字 | 阅读时长≈ 3分

介绍

解释器模式主要用于评估语言的语法或表达式，属于行为型模式。
这种模式提供了一个表达式接口，用于解释一个特定的上下文。

核心：给定一个语言，定义它的文法表示，并定义一个解释器，这个解释器来解释语言中的句子。
如何解决：构建语法树，定义终结符与非终结符。
关键代码：构建环境类，包含解释器之外的一些全局信息，一般是 HashMap。
优点： 1、可扩展性比较好，灵活。 2、增加了新的解释表达式的方式。 3、易于实现简单文法。
缺点： 1、可利用场景比较少。 2、对于复杂的文法比较难维护。 3、解释器模式会引起类膨胀。 4、解释器模式采用递归调用方法。
使用场景：

可以将一个需要解释执行的语言中的句子表示为一个抽象语法树。
一些重复出现的问题可以用一种简单的语言来进行表达。
- 比如加减乘除四则运算，但是公式每次都不同，有时是a+b-cd，有时是ab+c-d等，公式千变万化，但是都是由加减乘除四个非终结符来连接的，这时我们就可以使用解释器模式。
一个简单语法需要解释的场景。

示例

简单模拟一个关于加减乘除的算术运算操作,定义抽象表达式接口，定义变量类，定义具体表达式实现类，进行测试

1、创建抽象表达式

1
2
3

interface Expression {
    int interpret(Context context);
}

2、环境类

//环境(Context)角色
class Context {
    private Map valueMap = new HashMap<Variable,Integer>();

    public void addValue(Variable x, int y) {
        valueMap.put(x, y);
    }

    public Integer getValue(Variable x) {
        return (Integer) valueMap.get(x);
    }
}

3、实体表达式

//获取变量的表达式
class Variable implements Expression {
    @Override
    public int interpret(Context context) {
        return context.getValue(this);
    }
}
//非终结符表达式(Nonterminal Expression)
class Add implements Expression {
    private Expression left, right;

    public Add(Expression left, Expression right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }
    //利用获取变量的表达式实现加法操作
    @Override
    public int interpret(Context context) {
        return left.interpret(context) + right.interpret(context);
    }
}

class Sub implements Expression {
    private Expression left, right;

    public Sub(Expression left, Expression right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }

    @Override
    public int interpret(Context context) {
        return left.interpret(context) - right.interpret(context);
    }
}

class Mul implements Expression {
    private Expression left, right;

    public Mul(Expression left, Expression right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }

    @Override
    public int interpret(Context context) {
        return left.interpret(context) * right.interpret(context);
    }
}

class Div implements Expression {
    private Expression left, right;

    public Div(Expression left, Expression right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }

    @Override
    public int interpret(Context context) {
        return left.interpret(context) / right.interpret(context);
    }
}

4、测试

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //(a*b)/(a-b+15000)
        Context context = new Context();
        Variable a = new Variable();
        Variable b = new Variable();
        Variable c = new Variable();

        context.addValue(a, 14);
        context.addValue(b, 10000);
        context.addValue(c, 15000);

        Expression expression = new Div(new Mul(a, b), new Add(new Sub(a, b), c));
        System.out.println("Result = "+expression.interpret(context));
    }
}

输出结果：
27

可以看到，main方法中，先定义三个变量Variable，通过Context类以HashMap的方式给三个变量赋值，然后根据前面定义的表达式类进行解析，就得到了结论。

参考

本文作者： xczll
本文链接： https://xczllgit.github.io/2020/03/24/designPattern/2020-03-24-interpreterPattern/
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