21——解释器模式

1.定义

解释器模式(Interpreter Pattern)是一种按照规定语法进行解析的方案,在现在项目中使用较少,其定义如下:Given a language, define a representation for its grammar along with an interpreter that uses the representation to interpret sentences in the language.(给定一门语言,定义它的文法的一种表示,并定义一个解释器,该解释器使用该表示来解释语言中的句子。)


2.类图

这里写图片描述

  • AbstractExpression——抽象解释器

具体的解释任务由各个实现类完成,具体的解释器分别由TerminalExpression和NonterminalExpression完成。

  • TerminalExpression——终结符表达式

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。具体到我们例子就是VarExpression类,表达式中的每个终结符都在栈中产生了一个VarExpression对象。

  • NonterminalExpression——非终结符表达式

文法中的每条规则对应于一个非终结表达式,具体到我们的例子就是加减法规则分别对应到AddExpression和SubExpression两个类。非终结符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。

  • Context——环境角色

具体到我们的例子中是采用HashMap代替。


3.代码

/**
* 抽象表达式
*/

public abstract class Expression {
    //每个表达式必须有一个解析任务
    public abstract Object interpreter(Context ctx);
}
/**
* 终结符表达式
*/

public class TerminalExpression extends Expression {
    //通常终结符表达式只有一个,但是有多个对象
    public Object interpreter(Context ctx) {
        return null;
    }
}
/**
* 非终结符表达式
*/

public class NonterminalExpression extends Expression {
    //每个非终结符表达式都会对其他表达式产生依赖
    public NonterminalExpression(Expression... expression){
    }
    public Object interpreter(Context ctx) {
        //进行文法处理
        return null;
    }
}
/**
* 客户类
*/

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Context ctx = new Context();
        //通常定一个语法容器,容纳一个具体的表达式,通常为ListArray、LinkedList、Stack等类型
        Stack&Expression> stack = null;
        for(;;){
            //进行语法判断,并产生递归调用
        }
        //产生一个完整的语法树,由各个具体的语法分析进行解析
        Expression exp = stack.pop();
        //具体元素进入场景
        exp.interpreter(ctx);
    }
}

4.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。


5.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,就可能产生大量的类文件,为维护带来了非常多的麻烦。

  • 解释器模式采用递归调用方法

每个非终结符表达式只关心与自己有关的表达式,每个表达式需要知道最终的结果,必须一层一层地剥茧,无论是面向过程的语言还是面向对象的语言,递归都是在必要条件下使用的,它导致调试非常复杂。想想看,如果要排查一个语法错误,我们是不是要一个断点一个断点地调试下去,直到最小的语法单元。

  • 效率问题

解释器模式由于使用了大量的循环和递归,效率是一个不容忽视的问题,特别是一用于解析复杂、冗长的语法时,效率是难以忍受的。


6.使用场景

  • 重复发生的问题可以使用解释器模式

例如,多个应用服务器,每天产生大量的日志,需要对日志文件进行分析处理,由于各个服务器的日志格式不同,但是数据要素是相同的,按照解释器的说法就是终结符表达式都是相同的,但是非终结符表达式就需要制定了。在这种情况下,可以通过程序来一劳永逸地解决该问题。

  • 一个简单语法需要解释的场景

为什么是简单?看看非终结表达式,文法规则越多,复杂度越高,而且类间还要进行递归调用(看看我们例子中的栈)。想想看,多个类之间的调用你需要什么样的耐心和信心去排查问题。因此,解释器模式一般用来解析比较标准的字符集,例如SQL语法分析,不过该部分逐渐被专用工具所取代。

在某些特用的商业环境下也会采用解释器模式。

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