解释器模式详解-优快云博客

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本文深入探讨了解释器模式，一种类行为型设计模式，用于处理语言文法的解析与执行。文章阐述了模式的优点，如良好的扩展性和实现的简易性，同时也指出了执行效率低和可能引起类膨胀的缺点。

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定义

解释器（Interpreter）模式给分析对象定义一个语言，并定义该语言的文法表示，再设计一个解析器来解释语言中的句子。也就是说，用编译语言的方式来分析应用中的实例。这种模式实现了文法表达式处理的接口，该接口解释一个特定的上下文。

解释器模式属于类行为型模式。

要点

优点：

扩展性好。由于在解释器模式中使用类来表示语言的文法规则，因此可以通过继承等机制来改变或扩展文法。
容易实现。在语法树中的每个表达式节点类都是相似的，所以实现其文法较为容易。

缺点：

执行效率较低。解释器模式中通常使用大量的循环和递归调用，当要解释的句子较复杂时，其运行速度很慢，且代码的调试过程也比较麻烦。
会引起类膨胀。解释器模式中的每条规则至少需要定义一个类，当包含的文法规则很多时，类的个数将急剧增加，导致系统难以管理与维护。
可应用的场景比较少。在软件开发中，需要定义语言文法的应用实例非常少，所以这种模式很少被使用到。

主要角色：
抽象表达式（Abstract Expression）：定义解释器的接口，约定解释器的解释操作，主要包含解释方法 interpret()。
终结符表达式（Terminal Expression）：是抽象表达式的子类，用来实现文法中与终结符相关的操作，文法中的每一个终结符都有一个具体终结表达式与之相对应。
非终结符表达式（Nonterminal Expression）：也是抽象表达式的子类，用来实现文法中与非终结符相关的操作，文法中的每条规则都对应于一个非终结符表达式。
环境（Context）：通常包含各个解释器需要的数据或是公共的功能，一般用来传递被所有解释器共享的数据，后面的解释器可以从这里获取这些值。

在这里插入图片描述

场景

解释器模式实现的关键是定义文法规则、设计终结符类与非终结符类、画出结构图，必要时构建语法树。

假如“京津冀”公交车读卡器可以判断乘客的身份，如果是【北京】或者【天津】的 “老人” 、 “儿童” 就可以免费乘车，其他人员乘车一次扣 1 元。

实现

/**
 * 抽象表达式类
 */
interface Expression {

    boolean interpret(String info);

}

/**
 * 终结符表达式类
 */
class TerminalExpression implements Expression {

    private Set<String> set = new HashSet<>();

    public TerminalExpression(String[] data) {
        Collections.addAll(set, data);
    }

    @Override
    public boolean interpret(String info) {
        return set.contains(info);
    }

}

/**
 * 非终结符表达式类
 */
class AndExpression implements Expression {

    private Expression city;
    private Expression person;

    public AndExpression(Expression city, Expression person) {
        this.city = city;
        this.person = person;
    }

    @Override
    public boolean interpret(String info) {
        String[] s = info.split("的");
        return city.interpret(s[0]) && person.interpret(s[1]);
    }

}


/**
 * 环境类
 */
class Context {

    private String[] citys = {"北京", "天津"};
    private String[] persons = {"老人", "儿童"};
    private Expression cityPerson;

    public Context() {
        Expression city = new TerminalExpression(citys);
        Expression person = new TerminalExpression(persons);
        cityPerson = new AndExpression(city, person);
    }

    public void freeRide(String info) {
        boolean ok = cityPerson.interpret(info);
        if (ok) {
            System.out.println("您是" + info + "，您本次乘车免费！");
        } else {
            System.out.println(info + "，您不是免费人员，本次乘车扣费1元！");
        }
    }
}

public class Client {

    /**
     * 文法规则
     * <expression> ::= <city>的<person>
     * <city> ::= 北京 | 天津
     * <person> ::= 老人 | 儿童
     */
    public static void main(String[] args) {
        Context bus = new Context();

        bus.freeRide("北京的老人");
        bus.freeRide("北京的中年人");
        bus.freeRide("天津的妇女");
        bus.freeRide("天津的儿童");
        bus.freeRide("河北的中年人");
    }

}

----------------输出----------------
您是北京的老人，您本次乘车免费！
北京的年轻人，您不是免费人员，本次乘车扣费1元！
天津的妇女，您不是免费人员，本次乘车扣费1元！
您是天津的儿童，您本次乘车免费！
河北的年轻人，您不是免费人员，本次乘车扣费1元！