设计模式(27)-----解释器模式

Posted 韩思明

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解释器模式(interpreter)

定义

  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

UML类图

角色

  抽象表达式(Expression)角色声明一个所有的具体表达式角色都需要实现的抽象接口。这个接口主要是一个interpret()方法,称做解释操作。

  终结符表达式(Terminal Expression)角色实现了抽象表达式角色所要求的接口,主要是一个interpret()方法;文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。比如有一个简单的公式R=R1+R2,在里面R1和R2就是终结符,对应的解析R1和R2的解释器就是终结符表达式。

  非终结符表达式(Nonterminal Expression)角色文法中的每一条规则都需要一个具体的非终结符表达式,非终结符表达式一般是文法中的运算符或者其他关键字,比如公式R=R1+R2中,“+"就是非终结符,解析“+”的解释器就是一个非终结符表达式。

  环境(Context)角色这个角色的任务一般是用来存放文法中各个终结符所对应的具体值,比如R=R1+R2,我们给R1赋值100,给R2赋值200。这些信息需要存放到环境角色中,很多情况下我们使用Map来充当环境角色就足够了。

例子

  抽象表达式(Expression)

package com.csdhsm.pattemdesign.interpreter;

/**  
 * @Title:  Expression.java   
 * @Description: 抽象表达式(Expression)
 * @author: Han   
 * @date:   2016年7月2日 上午9:57:58  
 */  
public abstract class Expression {
    
    //解释器解释
    public abstract boolean interpret(Context ctx);
    
    public abstract boolean equals(Object object);
    
    public abstract int hashCode();
    
    public abstract String toString();
}

  

package com.csdhsm.pattemdesign.interpreter;

/**  
 * @Title:  Constant.java   
 * @Description: bool常量,终结
 * @author: Han   
 * @date:   2016年7月2日 上午9:48:15  
 */  
public class Constant extends Expression {
    
    private boolean value;

    public Constant(boolean value) {
        this.value = value;
    }
    
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if(obj != null && obj instanceof Constant) {
            return this.value == ((Constant)obj).value;
        }
        return false;
    }
    
    @Override
    public int hashCode() {
        return this.toString().hashCode();
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return new Boolean(value).toString();
    }

    @Override
    public boolean interpret(Context ctx) {
        return value;
    }
}

  

package com.csdhsm.pattemdesign.interpreter;

/**  
 * @Title:  Variable.java   
 * @Description: 有名变量,终结 
 * @author: Han   
 * @date:   2016年7月2日 上午9:48:33  
 */  
public class Variable extends Expression {

    private String name;
    
    public Variable(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object object) {
        if(object != null && object instanceof Variable) {
            return this.name.equals(((Variable)object).name);
        }
        return false;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return this.toString().hashCode();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return name;
    }
    
    @Override
    public boolean interpret(Context ctx) {
        return ctx.lookup(this);
    }
}
package com.csdhsm.pattemdesign.interpreter;

/**  
 * @Title:  And.java   
 * @Description: and表达式 ,非终结
 * @author: Han   
 * @date:   2016年7月2日 上午9:48:52  
 */  
public class And extends Expression {

    private Expression left,right;
    
    public And(Expression left, Expression right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object object) {
        if(object != null && object instanceof And) {
            return this.left.equals(((And)object).left) && this.right.equals(((And)object).right);
        }
        return false;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return this.toString().hashCode();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "(" + left.toString() + " AND " + right.toString() + ")";
    }

    @Override
    public boolean interpret(Context ctx) {
        
        return left.interpret(ctx) && right.interpret(ctx);
    }
}
package com.csdhsm.pattemdesign.interpreter;

/**  
 * @Title:  Not.java   
 * @Description: not表达式 
 * @author: Han   
 * @date:   2016年7月2日 上午9:49:24  
 */  
public class Not extends Expression {
    
    private Expression exp;
    
    public Not(Expression exp){
        this.exp = exp;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if(obj != null && obj instanceof Not)
        {
            return exp.equals(
                    ((Not)obj).exp);
        }
        return false;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return this.toString().hashCode();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "(Not " + exp.toString() + ")";
    }

    @Override
    public boolean interpret(Context ctx) {
        return !exp.interpret(ctx);
    }
}
package com.csdhsm.pattemdesign.interpreter;

/**  
 * @Title:  Or.java   
 * @Description: or表达式
 * @author: Han   
 * @date:   2016年7月2日 上午9:49:34  
 */  
public class Or extends Expression {
    
    private Expression left,right;

    public Or(Expression left , Expression right){
        this.left = left;
        this.right = right;
    }
    
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if(obj != null && obj instanceof Or)
        {
            return this.left.equals(((Or)obj).left) && this.right.equals(((Or)obj).right);
        }
        return false;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return this.toString().hashCode();
    }

    @Override
    public boolean interpret(Context ctx) {
        return left.interpret(ctx) || right.interpret(ctx);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "(" + left.toString() + " OR " + right.toString() + ")";
    }

}

  Context环境类

package com.csdhsm.pattemdesign.interpreter;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**  
 * @Title:  Context.java   
 * @Description: 环境(Context)类定义出从变量到布尔值的一个映射
 * @author: Han   
 * @date:   2016年7月2日 上午9:49:02  
 */  
public class Context {

    private Map<Variable,Boolean> map = new HashMap<Variable,Boolean>();
    
    public void assign(Variable var , boolean value){
        map.put(var, new Boolean(value));
    }
    
    public boolean lookup(Variable var) throws IllegalArgumentException{
        Boolean value = map.get(var);
        if(value == null){
            throw new IllegalArgumentException();
        }
        return value.booleanValue();
    }
}

  客户端

package com.csdhsm.pattemdesign.interpreter;

public class Solution {
    public static void main(String[] args) {
        
        Context ctx = new Context();
        //声明一个变量x
        Variable x = new Variable("x");
        //声明一个变量y
        Variable y = new Variable("y");
        Constant c = new Constant(true);
        //变量x的值为false,存入环境
        ctx.assign(x, false);
        ctx.assign(y, true);
        
        Expression exp = new Or(new And(c,x) , new And(y,new Not(x)));
        System.out.println("x=" + x.interpret(ctx));
        System.out.println("y=" + y.interpret(ctx));
        System.out.println(exp.toString() + "=" + exp.interpret(ctx));
    }
}

  结果

  ok,成功。

总结

  解释器模式提供了一个简单的方式来执行语法,而且容易修改或者扩展语法。一般系统中很多类使用相似的语法,可以使用一个解释器来代替为每一个规则实现一个解释器。而且在解释器中不同的规则是由不同的类来实现的,这样使得添加一个新的语法规则变得简单。

  但是解释器模式对于复杂文法难以维护。可以想象一下,每一个规则要对应一个处理类,而且这些类还要递归调用抽象表达式角色,多如乱麻的类交织在一起是多么恐怖的一件事啊!

以上是关于设计模式(27)-----解释器模式的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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