设计模式之解释器模式

解释器模式(interpreter)，给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。

如果一种特定类型的问题发生的概率足够高，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。

AbstractExpression(抽象表达式)，声明一个抽象的解释操作，这个接口为抽象语法树中所有的节点所共享。

public abstract class AbstractExpression {

    public abstract void interpret(Context context);
}

TerminalExpression（终结符表达式），实现与文法中的终结符相关联的解释操作。实现抽象表达式中所要求的接口，主要是一个interpret()方法。文法中每一个终结符都有一个具体终结表达式与之对应。

public class TerminalExpression extends AbstractExpression {

    @Override
    public void interpret(Context context) {
        System.out.println("终结表达式解释器");
    }

}

NonterminalExpression（非终结符表达式），为文法中的非终结符实现解释操作。对文法中每一条规则R1、R2...Rn都需要一个具体的非终结符表达式类。通过实现抽象表达式的interpret()方法实现解释操作。

public class NonterminalExpression extends AbstractExpression {

    @Override
    public void interpret(Context context) {
        System.out.println("非终结表达式解释器");
    }

}

Context，包含解释器之外的一些全局信息。

public class Context {

    private String mInput;
    private String mOutput;

    public void setInput(String input) {
        mInput = input;
    }

    public String getInput() {
        return mInput;
    }

    public void setOutput(String output) {
        mOutput = output;
    }

    public String getOutput() {
        return mOutput;
    }
}

调用，构建表示该文法定义的语言中一个特定的句子的抽象语法树。调用解释操作。

Context context = new Context();
List<AbstractExpression> list = new ArrayList<AbstractExpression>();
list.add(new TerminalExpression());
list.add(new NonterminalExpression());
list.add(new TerminalExpression());
for (AbstractExpression item : list) {
    item.interpret(context);
}

输出结果：

终结表达式解释器
非终结表达式解释器
终结表达式解释器

当有一个语言需要解释执行，并且你可将该语言中的句子表示为一个抽象语法树时，可使用解释器模式。

容易地改变和扩展文法，因为该模式使用类来表示文法规则，你可使用继承来改变或扩展该文法。也比较容易实现文法，因为定义抽象语法树中各个节点的类的实现大体类似，这些类都易于直接编写。

解释器模式的不足：为文法中的每一条规则至少定义了一个类，因此包含许多规则的文法可能难以管理和维护。建议当文法非常复杂时，使用其他的技术如语法分析程序或编译器生成器来处理。

密码解释器实现，！@#￥分别代表1234，+表示结束符。

public abstract class AbstExpression {

    public abstract String excute(String s);
}

public class TermExpression extends AbstExpression {

    @Override
    public String excute(String s) {
        String result = "";
        if (s.equals("+")) {
            result = ".";
        }
        return result;
    }

}

public class NontermExpression extends AbstExpression{

    @Override
    public String excute(String s) {
        String result = "";
        if (s.equals("!")) {
            result = "1";
        } else if (s.equals("@")) {
            result = "2";
        } else if (s.equals("#")) {
            result = "3";
        } else if (s.equals("$")) {
            result = "4";
        }
        return result;
    }

}

public class InterpreterContext {

    private String mInput;

    public void setInput(String input) {
        mInput = input;
    }

    public String getResult() {
        String result = "";
        int length = mInput.length();
        if (length != 0) {
            AbstExpression expression = null;
            String str = null;
            for (int i = 0; i < length; i++) {
                str = mInput.substring(i, i + 1);
                if (str.equals("!") || str.equals("@") || str.equals("#") || str.equals("%")) {
                    expression = new NontermExpression();
                } else if (str.equals("+")) {
                    expression = new TermExpression();
                }
                result += expression.excute(str);
            }
        }
        System.out.println("翻译结果：" + result);
        return result;
    }
}

调用：

InterpreterContext interpreterContext = new InterpreterContext();
interpreterContext.setInput("@#$!+");
interpreterContext.getResult();

输出结果：翻译结果：2341