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