行為型設計模式 – 解釋器模式詳解
基本介紹
解釋器模式（Interpreter Pattern）提供了評估語言的語法或表達式的方式，它屬於行為型模式。這種模式實現了一個表達式介面，該介面解釋一個特定的上下文。
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。
該模式對於複雜的場景實現起來比較困難，實際應用較少，大家了解即可。
模式結構
Context（環境角色）：聲明一個所有具體表達式都要實現的抽象介面（或者抽象類），介面中主要是一個interpret() 方法，稱為解釋操作。具體解釋任務由它的各個實現類來完成，具體的解釋器分別由終結符解釋器 TerminalExpression 和非終結符解釋器 NonterminalExpression 完成。
AbstractExpression（抽象解釋器）：實現與文法中的元素相關聯的解釋操作，通常一個解釋器模式中只有一個終結符表達式，但有多個實例，對應不同的終結符。終結符一半是文法中的運算單元，比如有一個簡單的公式R=R1+R2，在裡面 R1 和 R2 就是終結符，對應的解析 R1 和 R2 的解釋器就是終結符表達式。
TerminalExpression（終結符表達式）：文法中的每條規則對應於一個非終結符表達式，非終結符表達式一般是文法中的運算符或者其他關鍵字，比如公式 R=R1+R2 中，+ 就是非終結符，解析 + 的解釋器就是一個非終結符表達式。非終結符表達式根據邏輯的複雜程度而增加，原則上每個文法規則都對應一個非終結符表達式。
NoterminalExpression（非終結符表達式）：這個角色的任務一般是用來存放文法中各個終結符所對應的具體值，比如 R=R1+R2，我們給 R1 賦值 100，給 R2 賦值 200。這些資訊需要存放到環境角色中，很多情況下我們使用 Map 來充當環境角色就足夠了。
舉例說明
使用解釋器模式實現數字的加減法
1、抽象解釋器
/**
* 抽象解釋器
*/
public abstract class AbstractExpression {
public abstract int interpret(Context context);
}
2、非終結符表達式
/**
* 非終結表達式：加法
*/
public class AddExpression extends AbstractExpression {
private final AbstractExpression left;
private final AbstractExpression right;
public AddExpression(AbstractExpression left, AbstractExpression right) {
this.left = left;
this.right = right;
}
@Override
public int interpret(Context context) {
return left.interpret(context) + right.interpret(context);
}
}
/**
* 非終結表達式：減法
*/
public class SubExpression extends AbstractExpression {
private final AbstractExpression left;
private final AbstractExpression right;
public SubExpression(AbstractExpression left, AbstractExpression right) {
this.left = left;
this.right = right;
}
@Override
public int interpret(Context context) {
return left.interpret(context) - right.interpret(context);
}
}
3、終結表達式
/**
* 終結表達式：變數
*/
public class Variable extends AbstractExpression {
private final String key;
public Variable(String key) {
this.key = key;
}
@Override
public int interpret(Context context) {
return context.getValue(key);
}
}
4、環境角色
/**
* 環境上下文
*/
public class Context {
private final Map<String, Integer> valueMap = new HashMap<>();
public void addValue(final String key, final int value) {
valueMap.put(key, value);
}
public int getValue(final String key) {
return valueMap.get(key);
}
public Map<String, Integer> getValueMap() {
return valueMap;
}
}
5、測試類
public class Client {
@Test
public void test(){
Context context = new Context();
context.addValue("a", 6);
context.addValue("b", 9);
context.addValue("c", 1);
Variable a = new Variable("a");
Variable b = new Variable("b");
Variable c = new Variable("c");
AbstractExpression addValue = new AddExpression(a, b);
AbstractExpression subValue = new SubExpression(addValue, c);
System.out.println(context.getValueMap());
System.out.println("a + b - c = " + subValue.interpret(context));
}
}
6、運行結果
{a=6, b=9, c=1}
a+b-c=14
模式分析
優點：
- 可擴展性比較好，靈活
- 增加了新的解釋表達式的方式
- 易於實現簡單文法
缺點：
- 可利用場景比較少
- 對於複雜的文法比較難維護
- 解釋器模式會引起類膨脹
- 解釋器模式採用遞歸調用方法
適用場景：
- 有一個簡單的語法規則，比如一個 sql 語句，如果我們需要根據 sql 語句進行 rm 轉換，就可以使用解釋器模式來對語句進行解釋。
- 一些重複發生的問題，比如加減乘除四則運算，但是公式每次都不同，有時是 a+b-cd，有時是 ab+c-d，等等等等個，公式千變萬化，但是都是由加減乘除四個非終結符來連接的，這時我們就可以使用解釋器模式。
