解释器模式
简介
Interpreter模式也叫解释器模式,是行为模式之一,它是一种特殊的设计模式,它建立一个解释器,对于特定的计算机程序设计语言,用来解释预先定义的文法。
应用环境:
- 如果一种特定类型的问题发生的频率足够高,那么可能就值得将该问题的各个实例表述为一个简单语言中的句子。这样就可以构建一个解释器,该解释器通过解释这些句子来解决该问题。而且当文法简单、效率不是关键问题的时候效果最好。
- 当有一个语言需要解释执行,并且你可将该语言中的句子表示为一个抽象语法树,可以使用解释器模式。
角色:
- 抽象表达式角色(AbstractExpression): 声明一个抽象的解释操作,这个接口为所有具体表达式角色都要实现的
- 终结符表达式角色(TerminalExpression): 实现与文法中的元素相关联的解释操作,通常一个解释器模式中只有一个终结符表达式,但有多个实例对应不同的终结符
- 非终结符表达式角色(NonterminalExpression): 文法中的每条规则对应于一个非终结表达式,非终结表达式根据逻辑的复杂程度而增加,原则上每个文法规则都对应一个非终结符表达式
- 环境角色(Context): 包含解释器之外的一些全局信息
优点:
- 解释器是一个简单语法分析工具,它最显著的优点就是【扩展性】,修改语法规则只要修改相应的【非终结符表达式】就可以了,若扩展语法,则只要增加【非终结符类】就可以了。
缺点:
- 解释器模式会引起【类膨胀】,每个语法都要产生一个非终结符表达式,语法规则比较复杂时,可能产生大量的类文件,难以维护
- 解释器模式采用【递归调用】方法,它导致调试非常复杂
- 解释器由于使用了大量的循环和递归,所以当用于解析复杂、冗长的语法时,【效率】是难以忍受的
注意事项:
- 尽量不要在重要模块中使用解释器模式,因为维护困难。在项目中,可以使用shell,JRuby,Groovy等脚本语言来代替解释器模式。
作用:用一组类代表某一规则
这个模式通常定义了一个语言的语法,然后解析相应语法的语句。
java.util.Pattern java.text.Format
案例
环境角色
class Context { private Map<String, Integer> valueMap = new HashMap<String, Integer>(); public void addValue(String key, int value) { valueMap.put(key, value); } public int getValue(String key) { return valueMap.get(key); } }
抽象表达式角色
声明一个抽象的解释操作,这个接口为所有具体表达式角色都要实现的
abstract class AbstractExpression { public abstract int interpreter(Context context); }
终结符表达式角色
实现与文法中的元素相关联的解释操作,通常一个解释器模式中只有一个终结符表达式,但有多个实例对应不同的终结符
Terminal 终结符,末期的,晚期的。终结符是语言中用到的基本元素,一般不能再被分解
class TerminalExpression extends AbstractExpression { private int i; public TerminalExpression(int i) { this.i = i; } @Override public int interpreter(Context context) {//不进行任何操作 return i; } }
非终结符表达式角色
文法中的每条规则对应于一个非终结表达式,非终结表达式根据逻辑的复杂程度而增加
加法操作
class AddNTExpression extends AbstractExpression { private AbstractExpression left; private AbstractExpression right; public AddNTExpression(AbstractExpression left, AbstractExpression right) { this.left = left; this.right = right; } @Override public int interpreter(Context context) { return left.interpreter(context) + right.interpreter(context); } }
减法操作
class SubtractNTExpression extends AbstractExpression { private AbstractExpression left; private AbstractExpression right; public SubtractNTExpression(AbstractExpression left, AbstractExpression right) { this.left = left; this.right = right; } @Override public int interpreter(Context context) { return left.interpreter(context) - right.interpreter(context); } }
乘法操作
class MultiplyNTExpression extends AbstractExpression { private AbstractExpression left; private AbstractExpression right; public MultiplyNTExpression(AbstractExpression left, AbstractExpression right) { this.left = left; this.right = right; } @Override public int interpreter(Context context) { return left.interpreter(context) * right.interpreter(context); } }
除法操作
class DivisionNTExpression extends AbstractExpression { private AbstractExpression left; private AbstractExpression right; public DivisionNTExpression(AbstractExpression left, AbstractExpression right) { this.left = left; this.right = right; } @Override public int interpreter(Context context) { int value = right.interpreter(context); if (value != 0) return left.interpreter(context) / value; return -1111; } }
使用演示
public class Test { public static void main(String[] args) { //计算(7*8)/(7-8+2)的值 Context context = new Context(); context.addValue("a", 7); context.addValue("b", 8); context.addValue("c", 2); AbstractExpression multiplyValue = new MultiplyNTExpression(new TerminalExpression(context.getValue("a")), new TerminalExpression(context.getValue("b")));//计算a*b AbstractExpression subtractValue = new SubtractNTExpression(new TerminalExpression(context.getValue("a")), new TerminalExpression(context.getValue("b")));//计算a-b AbstractExpression addValue = new AddNTExpression(subtractValue, new TerminalExpression(context.getValue("c")));//计算(a-b)+c AbstractExpression divisionValue = new DivisionNTExpression(multiplyValue, addValue);//计算(a*b)/(a-b+c) System.out.println(divisionValue.interpreter(context)); } }
案例二
创建一个表达式接口
public interface Expression { //表达式接口 boolean interpret(String context); //解释指定的内容 }
创建实现了上述接口的实体类
public class TerminalExpression implements Expression { private String data; public TerminalExpression(String data){ this.data = data; } @Override public boolean interpret(String context) { if(context.contains(data)){ //包含 return true; } return false; } } public class OrExpression implements Expression { private Expression expr1 = null; private Expression expr2 = null; public OrExpression(Expression expr1, Expression expr2) { this.expr1 = expr1; this.expr2 = expr2; } @Override public boolean interpret(String context) { return expr1.interpret(context) || expr2.interpret(context); //两个表达式是否有一个能解释指定内容 } } public class AndExpression implements Expression { private Expression expr1 = null; private Expression expr2 = null; public AndExpression(Expression expr1, Expression expr2) { this.expr1 = expr1; this.expr2 = expr2; } @Override public boolean interpret(String context) { return expr1.interpret(context) && expr2.interpret(context); //两个表达式是否都能解释指定内容 } }
测试
public class Test { public static void main(String[] args) { //使用 Expression 类来创建规则,并解析它们。 Expression robert = new TerminalExpression("Robert"); Expression john = new TerminalExpression("John"); Expression or = new OrExpression(robert, john); System.out.println(or.interpret("John")); //true Expression julie = new TerminalExpression("Julie"); Expression married = new TerminalExpression("Married"); Expression and = new AndExpression(julie, married); System.out.println(and.interpret("Married Julie")); //true } }
2016-08-24