设计模式--解释器模式【行为型模式】

抽象表达式：也可以叫抽象解释器，声明一个抽象的解释操作方法，这个方法是一个抽象方法，由具体子类实现。
终止表达式：也可以叫终止符解释器，实现了抽象解释器，实现与语法规则中的终结符相关联的解释操作，在语法规则的语法分析树中，终结符表达式是叶子节点，它们不再包含其他表达式，这也是终止的意思的来源。
非终止表达式：也可以叫非终止符解释器，实现了抽象解释器，对语法规则中的非终结符进行解释操作，非终结符解释器通常包含其他表达式（终结符表达式或非终结符表达式），它在在语法规则的语法分析树中是非叶子节点。
上下文：包含解释器之外的一些全局信息，它为解释器的解释工作提供必要的支持。

解释器模式案例演示

解释器模式相对来说是比较冷门的设计模式，这里我准备使用生活中的加减法来演示解释器模式，例如：x + y 或者 x + y - z，下面我们使用代码来进行演示。

AbstractExpression（抽象表达式）

AbstractExpression 抽象表达式，定义了解释方法，具体代码如下：

public interface AbstractExpression {

    ///解释方法
    int interpretation();

}

ConstantExpression（终止表达式）

ConstantExpression 是一个终止表达式，同时也是一个常量表达式，实现了抽象表达式接口，并实现了解释方法，具体代码如下：

public class ConstantExpression implements AbstractExpression {

    private int number;

    public ConstantExpression(int number) {
        this.number = number;
    }

    @Override
    public int interpretation() {
        return number;
    }

}

NumExpression（终止表达式）

NumExpression 也是一个终止表达式，但它可以从上下文中获取值，同样也实现了抽象表达式接口，并实现了解释方法，具体代码如下：

public class NumExpression implements AbstractExpression{

    private String name;

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

    @Override
    public int interpretation() {
        return InterpretationContext.getValue(this.name);
    }
}

AddExpression（非终止表达式）

AddExpression 是一个非终止表达式，它持有两个抽象表达式对象，同样也实现了抽象表达式接口，实现了解释方法，并在解释方法中实现了加法计算，具体代码如下：

public class AddExpression implements AbstractExpression {

    private AbstractExpression left;

    private AbstractExpression right;

    public AddExpression(AbstractExpression left, AbstractExpression right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }

    //实现加法
    @Override
    public int interpretation() {
        return left.interpretation() + right.interpretation();
    }
}

SubExpression（非终止表达式）

SubExpression 是一个非终止表达式，它持有两个抽象表达式对象，同样也实现了抽象表达式接口，实现了解释方法，并在解释方法中实现了减法计算，具体代码如下：

public class SubExpression implements AbstractExpression {

    private AbstractExpression left;

    private AbstractExpression right;

    public SubExpression(AbstractExpression left, AbstractExpression right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }

    //实现减法
    @Override
    public int interpretation() {
        return left.interpretation() - right.interpretation();
    }
}

InterpretationContext（上下文）

InterpretationContext 上下文中有一个 Map 容器，负责存储变量名和值之间的映射关系，并提供了存取值的方法，具体代码如下：

public class InterpretationContext {

    private static final Map<String, Integer> INTERPRETATION_MAP = new HashMap<>();

    public static int getValue(String key) {
        return INTERPRETATION_MAP.get(key) == null ? 0 : INTERPRETATION_MAP.get(key);
    }

    public static void putValue(String key, Integer value) {
        INTERPRETATION_MAP.put(key, value);
    }

}

InterpretationClient（客户端）

InterpretationClient 客户端代码如下：

public class InterpretationClient {

    public static void main(String[] args) {
        NumExpression x = new NumExpression("x");
        NumExpression y = new NumExpression("y");
        InterpretationContext.putValue("x", 88);
        InterpretationContext.putValue("y", 66);
        //执行表达式：x+y
        AddExpression addExpression = new AddExpression(x, y);
        int addInterpretation = addExpression.interpretation();
        System.out.println("执行表达式：x+y 的结果:" + addInterpretation);
        //执行表达式：x+y-54
        ConstantExpression constantExpression = new ConstantExpression(54);
        SubExpression subExpression = new SubExpression(addExpression, constantExpression);
        int subInterpretation = subExpression.interpretation();
        System.out.println("执行表达式：x+y-54 的结果:" + subInterpretation);

    }

}

执行结果如下：

执行表达式：x+y 的结果:154
执行表达式：x+y-54 的结果:100

可以看到我们使用解释器模式完成了 x + y 和 x + y - 100 的运算，结果符合预期。

解释器模式的优缺点

优点：

容易实现语法规则，解释器模式通过将语法规则表示为类层次结构，使得实现特定的语法规则变得相对容易，例如：x + y - 100。
扩展性好，解释器模式允许对语言的语法进行修改和扩展，由于语法规则是通过类来表示的，所以可以在运行时动态地改变语言的解释方式，来满足不同的需求。
代码维护下良好，因为每个语法规则都被封装在独立的类中，所以当需要修改某个语法规则的解释逻辑时，只需要在对应的类中进行修改，而不会影响到其他语法规则的解释。

缺点：

当语法规则变得复杂时，解释器模式的实现会变得非常复杂。
解释器模式需要定义很多类和解释方法，因此代码量比较大，实现起来比较复杂。
解释器模式通常采用递归的方式来解释语法规则，在处理复杂的语法或者大量的数据时，递归调用可能会导致性能下降。

解释器模式的使用场景

数学表达式的场景。
有业务规则的场景可以考虑使用解释器模式。

总结：本篇分享了解释器模式的概念和使用，并使用加减法的案例进行了代码演示，希望可以帮助到有需要了解解释器模式的朋友们。