设计模式-行为型之解释器模式

模式动机

　　如果在系统中某一特定类型的问题发生的频率很高，此时可以考虑将这些问题的实例表述为一个“语言”中的“句子”，可以构建一个解释器，该解释器通过解释这些“句子”来解决这些问题。比如我们需要经常进行字符串的匹配，我们可以把这种匹配算法定义为一种“语言”，说到这里，你应该明白了，我指的这种“语言”正是我们的正则表达式，而一个具体的正则表达式如“/^\d{4}$/”则是我们的“句子”，我们通过解析这个“句子”来解决我们的字符串匹配问题。负责解析这个“句子”的叫做解释器。

模式定义

　　解释器模式：定义语言的文法，并且建立一个解释器来解释该语言中的句子，这里的“语言”意思是使用规定格式和语法的代码。

模式结构

　　抽象表达式：AbstractExpression，定义一个抽象的解释操作
　　终结符表达式：TerminalExpression，对终结符进行解释操作
　　非终结符表达式：NonterminalExpression，对非终结符进行解释操作
　　环境类 : Context,包含解释器之外的一些全局信息

代码示例

//抽象表达式
public abstract class AbstractExpression {
    public abstract int interpreter(Context context);
}

//非终结符表达式-减法运算符
public class MinusExpression extends AbstractExpression{
    private AbstractExpression left;
    private AbstractExpression right;
    public MinusExpression(AbstractExpression left,AbstractExpression right){
        this.left = left;
        this.right = right;
    }
    @Override
    public int interpreter(Context context) {
        return left.interpreter(context) - right.interpreter(context);
    }
}

//非终结符表达式-加法运算符
public class PlusExpression extends AbstractExpression{
    private AbstractExpression left;
    private AbstractExpression right;
    public PlusExpression(AbstractExpression left,AbstractExpression right){
        this.left = left;
        this.right = right;
    }
    @Override
    public int interpreter(Context context) {
        return left.interpreter(context) + right.interpreter(context);
    }
}

//终结符表达式-变量值
public class ValueExpression extends AbstractExpression{
    private int value;
    public ValueExpression(int value){
        this.value = value;
    }
    @Override
    public int interpreter(Context context) {
        return value;
    }
}

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
//环境类
public class Context {
    private Map<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>();
    public void addValue(String key,int value) {
        map.put(key, Integer.valueOf(value));
    }
    public int getValue(String key) {
        return map.get(key).intValue();
    }
}

//客户端测试
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context();
        Map<String,Integer> map = new HashMap<String,Integer>();
        map.put("a", 1);
        map.put("b", 2);
        map.put("c", 3);
        //a+b
        PlusExpression expression1 = new PlusExpression(new ValueExpression(map.get("a")), new ValueExpression(map.get("b")));
        int result1 = expression1.interpreter(context);
        System.out.println(result1);//3
        //a+b-c
        MinusExpression expression2 = new MinusExpression(expression1, new ValueExpression(map.get("c")));
        int result2 = expression2.interpreter(context);
        System.out.println(result2);//0
    }
}

总结

　　解释器模式主要包含如下四个角色：在抽象表达式中声明了抽象的解释操作，它是所有的终结符表达式和非终结符表达式的公共父类；终结符表达式是抽象表达式的子类，它实现了与文法中的终结符相关联的解释操作；非终结符表达式也是抽象表达式的子类，它实现了文法中非终结符的解释操作；环境类又称为上下文类，它用于存储解释器之外的一些全局信息。
　　解释器模式的主要优点包括易于改变和扩展文法，易于实现文法并增加了新的解释表达式的方式；其主要缺点是对于复杂文法难以维护，执行效率较低且应用场景很有限。