解釋器模式

解釋器模式(Interpreter Pattern)提供了評估語言的語法或運算式的方式,它屬於行為型模式。這種模式實現了一個運算式介面,該介面解釋一個特定的上下文。這種模式被用在 SQL 解析、符號處理引擎等。

介紹

意圖:給定一個語言,定義它的文法表示,並定義一個解釋器,這個解釋器使用該標識來解釋語言中的句子。

主要解決:對於一些固定文法構建一個解釋句子的解釋器。

何時使用:如果一種特定類型的問題發生的頻率足夠高,那麼可能就值得將該問題的各個實例表述為一個簡單語言中的句子。這樣就可以構建一個解釋器,該解釋器通過解釋這些句子來解決該問題。

如何解決:構建語法樹,定義終結符與非終結符。

關鍵代碼:構建環境類,包含解釋器之外的一些全局資訊,一般是 HashMap。

應用實例:編譯器、運算運算式計算。

優點: 1、可擴展性比較好,靈活。 2、增加了新的解釋運算式的方式。 3、易於實現簡單文法。

缺點: 1、可利用場景比較少。 2、對於複雜的文法比較難維護。 3、解釋器模式會引起類膨脹。 4、解釋器模式採用遞歸調用方法。

使用場景: 1、可以將一個需要解釋執行的語言中的句子表示為一個抽象語法樹。 2、一些重複出現的問題可以用一種簡單的語言來進行表達。 3、一個簡單語法需要解釋的場景。

注意事項:可利用場景比較少,JAVA 中如果碰到可以用 expression4J 代替。

實現

我們將創建一個介面 Expression 和實現了 Expression 介面的實體類。定義作為上下文中主要解釋器的 TerminalExpression 類。其他的類 OrExpressionAndExpression 用於創建組合式運算式。

InterpreterPatternDemo,我們的演示類使用 Expression 類創建規則和演示運算式的解析。

解釋器模式的 UML 圖

步驟 1

創建一個運算式介面。

Expression.java

public interface Expression { public boolean interpret(String context); }

步驟 2

創建實現了上述介面的實體類。

TerminalExpression.java

public class TerminalExpression implements Expression { private String data; public TerminalExpression(String data){ this.data = data; } @Override public boolean interpret(String context) { if(context.contains(data)){ return true; } return false; } }

OrExpression.java

public class OrExpression implements Expression { private Expression expr1 = null; private Expression expr2 = null; public OrExpression(Expression expr1, Expression expr2) { this.expr1 = expr1; this.expr2 = expr2; } @Override public boolean interpret(String context) { return expr1.interpret(context) || expr2.interpret(context); } }

AndExpression.java

public class AndExpression implements Expression { private Expression expr1 = null; private Expression expr2 = null; public AndExpression(Expression expr1, Expression expr2) { this.expr1 = expr1; this.expr2 = expr2; } @Override public boolean interpret(String context) { return expr1.interpret(context) && expr2.interpret(context); } }

步驟 3

InterpreterPatternDemo 使用 Expression 類來創建規則,並解析它們。

InterpreterPatternDemo.java

public class InterpreterPatternDemo { //規則:Robert 和 John 是男性 public static Expression getMaleExpression(){ Expression robert = new TerminalExpression("Robert"); Expression john = new TerminalExpression("John"); return new OrExpression(robert, john); } //規則:Julie 是一個已婚的女性 public static Expression getMarriedWomanExpression(){ Expression julie = new TerminalExpression("Julie"); Expression married = new TerminalExpression("Married"); return new AndExpression(julie, married); } public static void main(String[] args) { Expression isMale = getMaleExpression(); Expression isMarriedWoman = getMarriedWomanExpression(); System.out.println("John is male? " + isMale.interpret("John")); System.out.println("Julie is a married women? " + isMarriedWoman.interpret("Married Julie")); } }

步驟 4

執行程式,輸出結果:

John is male? true
Julie is a married women? true