interpreter模式

定义:解释器模式是类的行为模式。给定一个语言之后，解释器模式可以定义出其文法的一种表示，并同时提供一个解释器。客户端可以使用这个解释器来解释这个语言中的句子。解释器模式的结构　　

下面就以一个示意性的系统为例，讨论解释器模式的结构。系统的结构图如下所示：

模式所涉及的角色如下所示：

　　（1）抽象表达式(Expression)角色：声明一个所有的具体表达式角色都需要实现的抽象接口。这个接口主要是一个interpret()方法，称做解释操作。

　　（2）终结符表达式(Terminal Expression)角色：实现了抽象表达式角色所要求的接口，主要是一个interpret()方法；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。比如有一个简单的公式R=R1+R2，在里面R1和R2就是终结符，对应的解析R1和R2的解释器就是终结符表达式。

　　（3）非终结符表达式(Nonterminal Expression)角色：文法中的每一条规则都需要一个具体的非终结符表达式，非终结符表达式一般是文法中的运算符或者其他关键字，比如公式R=R1+R2中，“+"就是非终结符，解析“+”的解释器就是一个非终结符表达式。

　　（4）环境(Context)角色：这个角色的任务一般是用来存放文法中各个终结符所对应的具体值，比如R=R1+R2，我们给R1赋值100，给R2赋值200。这些信息需要存放到环境角色中，很多情况下我们使用Map来充当环境角色就足够了。

 

　　为了说明解释器模式的实现办法，这里给出一个最简单的文法和对应的解释器模式的实现，这就是模拟Java语言中对布尔表达式进行操作和求值。

　　在这个语言中终结符是布尔变量，也就是常量true和false。非终结符表达式包含运算符and，or和not等布尔表达式。这个简单的文法如下：

　　　　Expression    ::= Constant | Variable | Or | And | Not

　　　　And 　　　　::= Expression 'AND' Expression

　　　　Or　　　　　::= Expression 'OR' Expression

　　　　Not　　　　   ::= 'NOT' Expression

　　　　Variable　　 ::= 任何标识符

　　　　Constant         ::= 'true' | 'false'

　　解释器模式的结构图如下所示：

 

　　源代码

　　抽象表达式角色

abstract class Expression {
	// 以环境类为准，本方法解释给定的任何一个表达式
	public abstract boolean interpret(Context ctx);

	// 检验两个表达式在结构上是否相同
	public abstract boolean equals(Object o);

	// 返回表达式的hash code
	public abstract int hashCode();

	// 将表达式转换成字符串
	public abstract String toString();
}

class Variable extends Expression {
	private String name;

	public Variable(String name) {
		this.name = name;
	}

	public boolean interpret(Context ctx) {
		return ctx.lookup(this);
	}

	public boolean equals(Object o) {
		if (o != null && o instanceof Variable) {
			return this.name.equals(((Variable) o).name);
		}
		return false;
	}

	public int hashCode() {
		return (this.toString()).hashCode();
	}

	public String toString() {
		return name;
	}
}

class Constant extends Expression {
	private boolean value;

	public Constant(boolean value) {
		this.value = value;
	}

	// 解释操作
	public boolean interpret(Context ctx) {
		return value;
	}

	// 检验两个表达式在结构上是否相同
	public boolean equals(Object o) {
		if (o != null && o instanceof Constant) {
			return this.value == ((Constant) o).value;
		}
		return false;
	}

	// 返回表达式的hash code
	public int hashCode() {
		return (this.toString()).hashCode();
	}

	// 将表达式转换成字符串
	public String toString() {
		return new Boolean(value).toString();
	}
}

class And extends Expression {
	public Expression left, right;

	public And(Expression left, Expression right) {
		this.left = left;
		this.right = right;
	}

	public boolean interpret(Context ctx) {
		return left.interpret(ctx) && right.interpret(ctx);
	}

	public boolean equals(Object o) {
		if (o != null && o instanceof And) {
			return this.left.equals(((And) o).left)
					&& this.right.equals(((And) o).right);
		}
		return false;
	}

	public int hashCode() {
		return (this.toString()).hashCode();
	}

	public String toString() {
		return "(" + left.toString() + " AND " + right.toString() + ")";
	}
}

class Or extends Expression {
	private Expression left, right;

	public Or(Expression left, Expression right) {
		this.left = left;
		this.right = right;
	}

	public boolean interpret(Context ctx) {
		return left.interpret(ctx) || right.interpret(ctx);
	}

	public boolean equals(Object o) {
		if (o != null && o instanceof Or) {
			return this.left.equals(((And) o).left)
					&& this.right.equals(((And) o).right);
		}
		return false;
	}

	public int hashCode() {
		return (this.toString()).hashCode();
	}

	public String toString() {
		return "(" + left.toString() + " OR " + right.toString() + ")";
	}
}

class Not extends Expression {
	private Expression exp;

	public Not(Expression exp) {
		this.exp = exp;
	}

	public boolean interpret(Context ctx) {
		return !exp.interpret(ctx);
	}

	public boolean equals(Object o) {
		if (o != null && o instanceof Not) {
			return this.exp.equals(((Not) o).exp);
		}
		return false;
	}

	public int hashCode() {
		return (this.toString()).hashCode();
	}

	public String toString() {
		return "(NOT " + exp.toString() + ")";
	}
}

class Context {
	private HashMap<Variable, Boolean> map = new HashMap<Variable, Boolean>();

	public void assign(Variable var, boolean value) {
		map.put(var, new Boolean(value));
	}

	public boolean lookup(Variable var) throws IllegalArgumentException {
		Boolean value = (Boolean) map.get(var);
		if (value == null) {
			throw new IllegalArgumentException();
		}
		return value.booleanValue();
	}
}

public class Client {  
  
    public static void main(String[] args) {  
        Context ctx = new Context();  
        Variable x = new Variable("x");  
        Variable y = new Variable("y");  
        Constant c = new Constant(true);  
        ctx.assign(x, false);  
        ctx.assign(y, true);  
  
        Expression exp = new Or(new And(c, x), new And(y, new Not(x)));  
        System.out.println("x=" + x.interpret(ctx));  
        System.out.println("y=" + y.interpret(ctx));  
        System.out.println(exp.toString() + "=" + exp.interpret(ctx));  
    }