重学设计模式（三设计模式-解释器模式）

Posted 2022-06-28 穆瑾轩

1、解释器模式

    解释器模式其实就是按照一定的语法去解析的一些方案，可能我们自己去写这样一些解析规则比较少，但是我们平时可能还用的不少。比如，我们使用的正则表达式、EL表达式、数学表达式等等都是解释器的应用。

1.1、什么是解释器模式

• 定义

    解释器模式是一种行为设计模式，指给定一种语言，定义其语法的表示形式，以及使用该表示形式来解释该语言中句子。

    解释器模式的结构：

    1）抽象表达式（Abstract Expression）角色：定义解释器的接口，约定解释器的解释操作，主要包含解释方法 interpret()；

    2）终结符表达式（Terminal Expression）角色：实现和语法中末端符号相关的 interpret 方法，语法中的每一个终结符都有一个具体终结表达式与之相对应；

    3）非终结符表达式（Nonterminal Expression）角色：也是抽象表达式的子类，用来实现语法中与非终结符相关的操作，语法中的每条规则都对应于一个非终结符表达式；

    4）环境（Context）角色：用于存储解释器之外的一些全局信息，通常它临时存储需要解释的语句。

   解释器模式的意图在于：让你根据实现定义好的一些语法规则，组合成和执行的对象。

1.2、解释器模式的优缺点

• 优点

    扩展性好，在解释器模式中使用类来表示语言的语法规则，因此可以通过继承等机制来改变或扩展语法；

• 缺点

    1）会引起类膨胀，每条规则至少需要定义一个类，当包含的语法规则很多时，类的个数也会很多，导致系统难以管理与维护；

    2）执行效率问题低，可能在解析规则时使用了大量的循环和递归，效率是一个不容忽视的问题。

1.3、创建方式

    以中文的数学加减乘除法转阿拉伯数字的加减乘除法为例。

1）环境（Context）角色

//环境类
public class Context 

    Map<String,Integer> dict = new HashMap<String,Integer>();
	
    private String exp;
    
	public Context(String exp)
		this.exp = exp;
		dict.put("一", 1);
		dict.put("二", 2);
		dict.put("三", 3);
		dict.put("四", 4);
		dict.put("五", 5);
		dict.put("六", 6);
		dict.put("七", 7);
		dict.put("八", 8);
		dict.put("九", 9);
	

	public Map<String, Integer> getDict() 
		return dict;
	

	public String getExp() 
		return exp;
	

	public void setExp(String exp) 
		this.exp = exp;
	

2）抽象表达式（Abstract Expression）角色

//抽象表达式类
public abstract class AbstractExpression 
	
	public abstract void interpret(Context context);
	

3）终结符表达式（Terminal Expression）角色

public class TerminalExpression extends AbstractExpression

	@Override
	public void interpret(Context context) 
		if(context!=null && !"".equals(context.getExp()))
			String exp = context.getExp();
			for (String str : context.getDict().keySet()) 
				if(exp.contains(str))
					Integer s = context.getDict().get(str);
					exp = exp.replace(str, s+"");
				
			
			context.setExp(exp);
		
	

4）非终结符表达式（Nonterminal Expression）角色

public class NonterminalExpression extends AbstractExpression

	@Override
	public void interpret(Context context) 
		String exp = context.getExp();
		if (exp.contains("加"))
        
            exp= exp.replace("加","+");
        
        if (exp.contains("减"))
        
            exp= exp.replace("减", "-");
        
        if (exp.contains("乘"))
        
            exp= exp.replace("乘", "*");
        
        if (exp.contains("除"))
        
            exp= exp.replace("除", "/");
        
        context.setExp(exp);
	

5）客户端

public class Client 

	public static void main(String[] args) 
		Context context = new Context("一加二加三减二乘三除三");
		AbstractExpression abstractExpression = new TerminalExpression();
		abstractExpression.interpret(context);
		AbstractExpression noabstractExpression = new NonterminalExpression();
        noabstractExpression.interpret(context);
        System.out.println(context.getExp());
	

//输出结果：1+2+3-2*3/3

1.4、总结及建议

    在软件构建过程中，如果某一特定领域的问题比较复杂且类似的情况不断的重复出现，但是使用普通的编程方式来实现可能非常繁琐且不是那么灵活，面临非常频繁的修改，这种情况下使用解释器模式可能会是一种更好的选择。

    其实，以前在开发中也用过这种模式去处理打印数据，将一些打印数据的转换、截取、换行写在配置文件中，用一串规则写在配置文件中作为一种通用的处理（只不过没有按解释器模式这种套路去写的那么规范），实在是处理不了的，才会去单独在代码中重写打印方法去处理打印数据，所以在写代码时设计模式并不是要完全套用的。

应用场景：

    当一个语言需要解释执行时，并且你可以将该语言中的句子表达为一个抽象的语法树时，可以使用解释器模式。

JDK中解释器模式的应用：

    java.util.regex.Pattern