Java设计模式--解释器模式

1 Interpreter Pattern 解释器模式

目的：对于一个使用规定格式和语法的代码，可以建立一个解释器来解释该语言中的句子；
实现：构件语法树，定义终结符与非终结符。

1.对于一些固定文法构建一个解释句子的解释器，也就是翻译成你能懂的东西；
2.高效的解释器通常不是通过直接解释抽象语法树来实现的，而是需要将它们转换成其他形式，使用解释器模式的执行效率并不高；
3.解释器模式在正则表达式、XML 文档解释等领域还是得到了广泛使用。

2 实现

代码场景：将依据sql解释成白话文。
1. sql是要被解释的脚本
2. 各个解释器是表达式角色

2.1 代码实现

环境类角色：上下文Context类

/**
 * 全局性作用 存储一些全局性的数据
 */
public class Context {
    private String sql;
    public Context(String sql) {
        this.sql = sql;
    }
    public String getSql() {
        return sql;
    }
    public void setSql(String sql) {
        this.sql = sql;
    }
}

抽象表达式角色：AbstractExpression类

public abstract class AbstractExpression {
    // 入参为 全局性上下文
    public abstract void interpret(Context ctx);
}

非终结符表达式角色：特殊符号解释器EspecialExpression类

/**
 * 特殊符号解释器
 */
public class EspecialExpression extends AbstractExpression {
    private Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
    public EspecialExpression() {
        map.put("*", "所有字段");
        map.put("=", "等于");
    }
    @Override
    public void interpret(Context ctx) {
        String sql = ctx.getSql();
        if (sql.contains("=")) {
            sql = sql.replaceAll("'", "");
        }
        Iterator<String> iterator = map.keySet().iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String next = iterator.next();
            if (sql.contains(next)) {
                sql = sql.replace(next, map.get(next));
            }
        }
        ctx.setSql(sql);
        AbstractExpression keExp = new KeywordExpression();
        keExp.interpret(ctx);
    }
}

非终结符表达式角色：关键字号解释器KeywordExpression类

/**
 * 关键字解释器
 */
public class KeywordExpression extends AbstractExpression {
    private Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
    public KeywordExpression() {
        map.put("select", "查询");
        map.put("from", "从表");
        map.put("where", "中，条件是");
    }

    @Override
    public void interpret(Context ctx) {
        String sql = ctx.getSql();
        Iterator<String> iterator = map.keySet().iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String next = iterator.next();
            if (sql.contains(next)) {
                sql = sql.replace(next, map.get(next));
            }
        }
        ctx.setSql(sql);
        AbstractExpression keExp = new EndExpression();
        keExp.interpret(ctx);
    }

}

终结符表达式角色：EndExpression类

/**
 * 终结符解释器
 */
public class EndExpression extends AbstractExpression {

    @Override
    public void interpret(Context ctx) {
        String sql = ctx.getSql();
        sql = sql.replace(";", "");
        ctx.setSql(sql);
    }

}

2.2 涉及角色

在解释器模式结构图中包含如下几个角色：

(1)AbstractExpression（抽象表达式）：在抽象表达式中声明了抽象的解释操作，它是所有终结符表达式和非终结符表达式的公共父类。

(2)TerminalExpression（终结符表达式）：终结符表达式是抽象表达式的子类，它实现了与文法中的终结符相关联的解释操作，在句子中的每一个终结符都是该类的一个实例。通常在一个解释器模式中只有少数几个终结符表达式类，它们的实例可以通过非终结符表达式组成较为复杂的句子。

(3)NonterminalExpression（非终结符表达式）：非终结符表达式也是抽象表达式的子类，它实现了文法中非终结符的解释操作，由于在非终结符表达式中可以包含终结符表达式，也可以继续包含非终结符表达式，因此其解释操作一般通过递归的方式来完成。

(4)Context（环境类）：环境类又称为上下文类，它用于存储解释器之外的一些全局信息，通常它临时存储了需要解释的语句。

环境类 Context 用于存储解释器之外的一些全局信息，它通常作为参数被传递到所有表达式的解释方法 interpret() 中，可以在 Context 对象中存储和访问表达式解释器的状态，向表达式解释器提供一些全局的、公共的数据，此外还可以在 Context 中增加一些所有表达式解释器都共有的功能，减轻解释器的职责。

2.3 调用

调用者：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 要解析的sql
        String sql = "select * from students where name = 'weixx';";
        System.out.println("解析前---->" + sql);
        // 生成上下文
        Context ctx = new Context(sql);
        // 先开始特殊字符解释器
        AbstractExpression eExp = new EspecialExpression();
        eExp.interpret(ctx);
        System.out.println("解析后---->" + ctx.getSql());
    }
}

结果:

解析前---->select * from students where name = 'weixx';
解析后---->查询 所有字段 从表 students 中，条件是 name 等于 weixx

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参考文献：
[ 1 ] 图解设计模式/(日)结城浩著;杨文轩译。–北京:人民邮电出版社，2017.1.
[ 2 ] 维基百科 设计模式
[ 3 ] 极客学院WIKI–设计模式.
[ 4 ] 菜鸟教程–设计模式.