解释器模式（Interpreter）2——跟着cc学设计系列

21.2 解决方案 21.2.1 解释器模式来解决 用来解决上述问题的一个合理的解决方案，就是使用解释器模式。那么什么是解释器模式呢？ （1）解释器模式定义 这里的文法，简单点说就是我们俗称的“语法规则”。 （2）应用解释器模式来解决的思路 要想解决当xml的结构发生改变后，不用修改解析部分的代码，一个自然的思路就是要把解析部分的代码写成公共的，而且还要是通用的，能够满足各种xml取值的需要，比如：获取单个元素的值，获取多个相同名称的元素的值，获取单个元素的属性的值，获取多个相同名称的元素的属性的值，等等。 要写成通用的代码，又有几个问题要解决，如何组织这些通用的代码？如何调用这些通用的代码？以何种方式来告诉这些通用代码，客户端的需要？ 要解决这些问题，其中的一个解决方案就是解释器模式。在描述这个模式的解决思路之前，先解释两个概念，一个是解析器（不是指xml的解析器），一个是解释器。 这里的解析器，指的是把描述客户端调用要求的表达式，经过解析，形成一个抽象语法树的程序，不是指xml的解析器。 这里的解释器，指的是解释抽象语法树，并执行每个节点对应的功能的程序。 要解决通用解析xml的问题，第一步：需要先设计一个简单的表达式语言，在客户端调用解析程序的时候，传入用这个表达式语言描述的一个表达式，然后把这个表达式通过解析器的解析，形成一个抽象的语法树。 第二步：解析完成后，自动调用解释器来解释抽象语法树，并执行每个节点所对应的功能，从而完成通用的xml解析。 这样一来，每次当xml结构发生了更改，也就是在客户端调用的时候，传入不同的表达式即可，整个解析xml过程的代码都不需要再修改了。 21.2.2 模式结构和说明 解释器模式的结构如图21.1所示： 图21.1 解释器模式结构图 AbstractExpression： 定义解释器的接口，约定解释器的解释操作。 TerminalExpression： 终结符解释器，用来实现语法规则中和终结符相关的操作，不再包含其它的解释器，如果用组合模式来构建抽象语法树的话，就相当于组合模式中的叶子对象，可以有多种终结符解释器。 NonterminalExpression： 非终结符解释器，用来实现语法规则中非终结符相关的操作，通常一个解释器对应一个语法规则，可以包含其它的解释器，如果用组合模式来构建抽象语法树的话，就相当于组合模式中的组合对象，可以有多种非终结符解释器。 Context： 上下文，通常包含各个解释器需要的数据，或是公共的功能。 Client： 客户端，指的是使用解释器的客户端，通常在这里去把按照语言的语法做的表达式，转换成为使用解释器对象描述的抽象语法树，然后调用解释操作。 21.2.3 解释器模式示例代码 （1）先看看抽象表达式的定义，非常简单，定义一个执行解释的方法，示例代码如下： /** * 抽象表达式 */ public abstract class AbstractExpression { /** * 解释的操作 * @param ctx 上下文对象 */ public abstract void interpret(Context ctx); } （2）再来看看终结符表达式的定义，示例代码如下： /** * 终结符表达式 */ public class TerminalExpression extends AbstractExpression{ public void interpret(Context ctx) { //实现与语法规则中的终结符相关联的解释操作 } } （3）接下来该看看非终结符表达式的定义了，示例代码如下： /** * 非终结符表达式 */ public class NonterminalExpression extends AbstractExpression{ public void interpret(Context ctx) { //实现与语法规则中的非终结符相关联的解释操作 } } （4）上下文的定义，示例代码如下： /** * 上下文，包含解释器之外的一些全局信息 */ public class Context { } （5）最后来看看客户端的定义，示例代码如下： /** * 使用解释器的客户 */ public class Client { //主要按照语法规则对特定的句子构建抽象语法树 //然后调用解释操作 } 看到这里，可能有些朋友会觉得，上面的示例代码里面什么都没有啊。这主要是因为解释器模式是跟具体的语法规则联系在一起的，没有相应的语法规则，自然写不出对应的处理代码来。 但是这些示例还是有意义的，可以通过它们看出解释器模式实现的基本架子，只是没有内部具体的处理罢了。 21.2.4 使用解释器模式重写示例 通过上面的讲述可以看出，要使用解释器模式，一个重要的前提就是要定义一套语法规则，也称为文法。不管这套文法的规则是简单还是复杂，必须有这么个东西，因为解释器模式就是来按照这些规则进行解析并执行相应的功能的。 1：为表达式设计简单的文法 为了通用，用root表示根元素，a、b、c、d等来代表元素，一个简单的xml如下： 12345 d1 d2 d3 d4 约定表达式的文法如下： 获取单个元素的值：从根元素开始，一直到想要获取值的元素，元素中间用“/”分隔，根元素前不加“/”。比如表达式“root/a/b/c”就表示获取根元素下、a元素下、b元素下的c元素的值 获取单个元素的属性的值：要获取值的属性一定是表达式的最后一个元素的属性，在最后一个元素后面添加“.”然后再加上属性的名称。比如表达式“root/a/b/c.name”就表示获取根元素下、a元素下、b元素下、c元素的name属性的值 获取相同元素名称的值，当然是多个：要获取值的元素一定是表达式的最后一个元素，在最后一个元素后面添加“$”。比如表达式“root/a/b/d$”就表示获取根元素下、a元素下、b元素下的多个d元素的值的集合 获取相同元素名称的属性的值，当然也是多个：要获取属性值的元素一定是表达式的最后一个元素，在最后一个元素后面添加“$”，然后在后面添加“.”然后再加上属性的名称，在属性名称后面也添加“$”。比如表达式“root/a/b/d$.id$”就表示获取根元素下、a元素下、b元素下的多个d元素的id属性的值的集合 2：示例说明 为了示例的通用性，就使用上面这个xml来实现功能，不去使用前面定义的具体的xml了，解决的方法是一样的。 另外一个问题，解释器模式主要解决的是“解释抽象语法树，并执行每个节点所对应的功能”，并不包含如何从一个表达式转换成为抽象的语法树。因此下面的范例就先来实现解释器模式所要求的功能。至于如何从一个表达式转换成为相应的抽象语法树，后面会给出一个示例。 对于抽象的语法树这个树状结构，很明显可以使用组合模式来构建。解释器模式把需要解释的对象分成了两大类，一类是节点元素，就是可以包含其它元素的组合元素，比如非终结符元素，对应成为组合模式的Composite；另一类是终结符元素，相当于组合模式的叶子对象。解释整个抽象语法树的过程，也就是执行相应对象的功能的过程。 比如上面的xml，对应成为抽象语法树，可能的结构如下图21.2所示： 图21.2 xml对应的抽象语法树示意图 3：具体示例 从简单的开始，先来演示获取单个元素的值和单个元素的属性的值。在看具体代码前，先来看看此时系统的整体结构，如图21.3所示： 图21.3 解释器模式示例的结构示意图 （1）定义抽象的解释器 要实现解释器的功能，首先定义一个抽象的解释器，来约束所有被解释的语法对象，也就是节点元素和终结符元素都要实现的功能。示例代码如下： /** * 用于处理自定义Xml取值表达式的接口 */ public abstract class ReadXmlExpression { /** * 解释表达式 * @param c 上下文 * @return 解析过后的值，为了通用，可能是单个值，也可能是多个值， * 因此就返回一个数组 */ public abstract String[] interpret(Context c); } （2）定义上下文 上下文是用来封装解释器需要的一些全局数据，也可以在里面封装一些解释器的公共功能，可以相当于各个解释器的公共对象，示例代码如下： /** * 上下文，用来包含解释器需要的一些全局信息 */ public class Context { /** * 上一个被处理的元素 */ private Element preEle = null; /** * Dom解析Xml的Document对象 */ private Document document = null; /** * 构造方法 * @param filePathName 需要读取的xml的路径和名字 * @throws Exception */ public Context(String filePathName) throws Exception{ //通过辅助的Xml工具类来获取被解析的xml对应的Document对象 this.document = XmlUtil.getRoot(filePathName); } /** * 重新初始化上下文 */ public void reInit(){ preEle = null; } /** * 各个Expression公共使用的方法, * 根据父元素和当前元素的名称来获取当前的元素 * @param pEle 父元素 * @param eleName 当前元素的名称 * @return 找到的当前元素 */ public Element getNowEle(Element pEle,String eleName){ NodeList tempNodeList = pEle.getChildNodes(); for(int i=0;i

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