23種設(shè)計(jì)模式第十五篇：java解釋器模式

定義：給定一種語(yǔ)言，定義他的文法的一種表示，并定義一個(gè)解釋器，該解釋器使用該表示來(lái)解釋語(yǔ)言中句子。

類(lèi)型：行為類(lèi)模式

類(lèi)圖：

解釋器模式是一個(gè)比較少用的模式，本人之前也沒(méi)有用過(guò)這個(gè)模式。下面我們就來(lái)一起看一下解釋器模式。

解釋器模式的結(jié)構(gòu)

抽象解釋器：聲明一個(gè)所有具體表達(dá)式都要實(shí)現(xiàn)的抽象接口（或者抽象類(lèi)），接口中主要是一個(gè)interpret()方法，稱(chēng)為解釋操作。具體解釋任務(wù)由它的各個(gè)實(shí)現(xiàn)類(lèi)來(lái)完成，具體的解釋器分別由終結(jié)符解釋器TerminalExpression和非終結(jié)符解釋器NonterminalExpression完成。

終結(jié)符表達(dá)式：實(shí)現(xiàn)與文法中的元素相關(guān)聯(lián)的解釋操作，通常一個(gè)解釋器模式中只有一個(gè)終結(jié)符表達(dá)式，但有多個(gè)實(shí)例，對(duì)應(yīng)不同的終結(jié)符。終結(jié)符一半是文法中的運(yùn)算單元，比如有一個(gè)簡(jiǎn)單的公式R=R1+R2，在里面R1和R2就是終結(jié)符，對(duì)應(yīng)的解析R1和R2的解釋器就是終結(jié)符表達(dá)式。

非終結(jié)符表達(dá)式：文法中的每條規(guī)則對(duì)應(yīng)于一個(gè)非終結(jié)符表達(dá)式，非終結(jié)符表達(dá)式一般是文法中的運(yùn)算符或者其他關(guān)鍵字，比如公式R=R1+R2中，+就是非終結(jié)符，解析+的解釋器就是一個(gè)非終結(jié)符表達(dá)式。非終結(jié)符表達(dá)式根據(jù)邏輯的復(fù)雜程度而增加，原則上每個(gè)文法規(guī)則都對(duì)應(yīng)一個(gè)非終結(jié)符表達(dá)式。

環(huán)境角色：這個(gè)角色的任務(wù)一般是用來(lái)存放文法中各個(gè)終結(jié)符所對(duì)應(yīng)的具體值，比如R=R1+R2，我們給R1賦值100，給R2賦值200。這些信息需要存放到環(huán)境角色中，很多情況下我們使用Map來(lái)充當(dāng)環(huán)境角色就足夠了。

代碼實(shí)現(xiàn)

class Context {} 
 abstract class Expression { 
  public abstract Object interpreter(Context ctx); 
 } 
 class TerminalExpression extends Expression { 
  public Object interpreter(Context ctx){ 
   return null; 
  } 
 } 
 class NonterminalExpression extends Expression { 
  public NonterminalExpression(Expression...expressions){ 
    
  } 
  public Object interpreter(Context ctx){ 
   return null; 
  } 
 } 
 public class Client { 
  public static void main(String[] args){ 
   String expression = ""; 
   char[] charArray = expression.toCharArray(); 
   Context ctx = new Context(); 
   Stack<Expression> stack = new Stack<Expression>(); 
   for(int i=0;i<charArray.length;i++){ 
    //進(jìn)行語(yǔ)法判斷，遞歸調(diào)用 
   } 
   Expression exp = stack.pop(); 
   exp.interpreter(ctx); 
  } 
 }

        文法遞歸的代碼部分需要根據(jù)具體的情況來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此在代碼中沒(méi)有體現(xiàn)。抽象表達(dá)式是生成語(yǔ)法集合的關(guān)鍵，每個(gè)非終結(jié)符表達(dá)式解釋一個(gè)最小的語(yǔ)法單元，然后通過(guò)遞歸的方式將這些語(yǔ)法單元組合成完整的文法，這就是解釋器模式。

解釋器模式的優(yōu)缺點(diǎn)

        解釋器是一個(gè)簡(jiǎn)單的語(yǔ)法分析工具，它最顯著的優(yōu)點(diǎn)就是擴(kuò)展性，修改語(yǔ)法規(guī)則只需要修改相應(yīng)的非終結(jié)符就可以了，若擴(kuò)展語(yǔ)法，只需要增加非終結(jié)符類(lèi)就可以了。
        但是，解釋器模式會(huì)引起類(lèi)的膨脹，每個(gè)語(yǔ)法都需要產(chǎn)生一個(gè)非終結(jié)符表達(dá)式，語(yǔ)法規(guī)則比較復(fù)雜時(shí)，就可能產(chǎn)生大量的類(lèi)文件，為維護(hù)帶來(lái)非常多的麻煩。同時(shí)，由于采用遞歸調(diào)用方法，每個(gè)非終結(jié)符表達(dá)式只關(guān)心與自己相關(guān)的表達(dá)式，每個(gè)表達(dá)式需要知道最終的結(jié)果，必須通過(guò)遞歸方式，無(wú)論是面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言還是面向過(guò)程的語(yǔ)言，遞歸都是一個(gè)不推薦的方式。由于使用了大量的循環(huán)和遞歸，效率是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。特別是用于解釋一個(gè)解析復(fù)雜、冗長(zhǎng)的語(yǔ)法時(shí)，效率是難以忍受的。

解釋器模式的適用場(chǎng)景

在以下情況下可以使用解釋器模式：
有一個(gè)簡(jiǎn)單的語(yǔ)法規(guī)則，比如一個(gè)sql語(yǔ)句，如果我們需要根據(jù)sql語(yǔ)句進(jìn)行rm轉(zhuǎn)換，就可以使用解釋器模式來(lái)對(duì)語(yǔ)句進(jìn)行解釋。

一些重復(fù)發(fā)生的問(wèn)題，比如加減乘除四則運(yùn)算，但是公式每次都不同，有時(shí)是a+b-c*d，有時(shí)是a*b+c-d，等等等等個(gè)，公式千變?nèi)f化，但是都是由加減乘除四個(gè)非終結(jié)符來(lái)連接的，這時(shí)我們就可以使用解釋器模式。

注意事項(xiàng)

       解釋器模式真的是一個(gè)比較少用的模式，因?yàn)閷?duì)它的維護(hù)實(shí)在是太麻煩了，想象一下，一坨一坨的非終結(jié)符解釋器，假如不是事先對(duì)文法的規(guī)則了如指掌，或者是文法特別簡(jiǎn)單，則很難讀懂它的邏輯。解釋器模式在實(shí)際的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中使用的很少，因?yàn)樗麜?huì)引起效率、性能以及維護(hù)等問(wèn)題。

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