设计模式之解释器模式

解释器模式（Interpreter Pattern）提供了评估语言的语法或表达式的方式，它属于行为型模式。这种模式实现了一个表达式接口，该接口解释一个特定的上下文。这种模式被用在 SQL 解析、符号处理引擎等。

意图：给定一个语言，定义它的文法表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该标识来解释语言中的句子。

主要解决：对于一些固定文法构建一个解释句子的解释器。

何时使用：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。

如何解决：构建语法树，定义终结符与非终结符。

关键代码：构建环境类，包含解释器之外的一些全局信息，一般是 HashMap。

应用实例：编译器、运算表达式计算。

优点： 

• 可扩展性比较好，灵活。
• 增加了新的解释表达式的方式。
• 易于实现简单文法。

缺点： 

• 可利用场景比较少。
• 对于复杂的文法比较难维护。
• 解释器模式会引起类膨胀。
• 解释器模式采用递归调用方法。

使用场景： 

• 可以将一个需要解释执行的语言中的句子表示为一个抽象语法树。
• 一些重复出现的问题可以用一种简单的语言来进行表达。
• 一个简单语法需要解释的场景。

注意事项：可利用场景比较少，JAVA 中如果碰到可以用 expression4J 代替。

我们将创建一个接口 IExpression 和实现了 IExpression 接口的实体类TerminalExpression 。实体类作为上下文中的主要解释器。

namespace Interpreter
{
    public interface IExpression
    {
        bool Interpret(string context);
    }

    public class TerminalExpression : IExpression
    {
        private readonly string _data;

        public TerminalExpression(string data)
        {
            _data = data;
        }

        public bool Interpret(string context)
        {
            if (context.Contains(_data))
            {
                return true;
            }

            return false;
        }
    }
}

其他的类 OrExpression、AndExpression 用于创建组合式表达式。

namespace Interpreter
{ 
    public class OrExpression : IExpression
    {
        private readonly IExpression _expr1 = null;
        private readonly IExpression _expr2 = null;

        public OrExpression(IExpression expression1, IExpression expression2)
        {
            _expr1 = expression1;
            _expr2 = expression2;
        }

        public bool Interpret(string context)
        {
            return _expr1.Interpret(context) || _expr2.Interpret(context);
        }
    }

    public class AndExpression : IExpression
    {
        private readonly IExpression _expr1 = null;
        private readonly IExpression _expr2 = null;

        public AndExpression(IExpression expression1, IExpression expression2)
        {
            _expr1 = expression1;
            _expr2 = expression2;
        }

        public bool Interpret(string context)
        {
            return _expr1.Interpret(context) && _expr2.Interpret(context);
        }
    }
}

使用 IExpression 接口创建规则和演示表达式的解析。

namespace Interpreter
{ 
    public class InterpreterPatternDemo
    {
        public static IExpression GetMaleExpression()
        {
            IExpression robert = new TerminalExpression("Robert");
            IExpression john = new TerminalExpression("John");
            return new OrExpression(robert, john);
        }

        public static IExpression GetMarriedWomanExpression()
        {
            IExpression julie = new TerminalExpression("Julie");
            IExpression married = new TerminalExpression("Married");
            return new AndExpression(julie, married);
        }

        public static void Execute()
        {
            IExpression isMale = GetMaleExpression();
            Console.WriteLine($"John is male? {isMale.Interpret("John")}");

            IExpression isMarriedWoman = GetMarriedWomanExpression();
            Console.WriteLine($"Julie is a married women? {isMarriedWoman.Interpret("Married Julie")}");
        }
    }
}

类图设计如下：