浅谈架构模式之解释器模式

Posted 2020-11-07 发酸的丶米饭

浅谈架构模式之解释器模式

1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。

·文法：即语法规则。在解释器模式中每一个语法都将对应一个解释器对象，用来处理相应的语法规则。它对于扩展、改变文法以及增加新的文法规则都很方便。

·句子：解释器模式描述了如何为简单的语言定义一个文法，如何在该语言中表示一个句子，以及如何解释这些句子。

· 抽象语法树：在解释器模式中可以通过一种称之为抽象语法树(Abstract Syntax Tree, AST)的图形方式来直观地表示语言的构成，每一棵抽象语法树对应一个语言实例。 
例如 abcd……cdef(ab开头,ef结尾,中间N个cd)中,根据N值的不同,可以得到不同的字符串如,abef,abcdef,abcdcdef…. 假设我们有如下推导式
S ::= abA*ef
A ::= cd
其中 ::=表示推导,*表示闭包,意思是A可以有0~N个重复,S是初始符号,abef和cd是终结符号。像这样的从一个具体的符号出发,通过不断地应用一些产生式规则 从而生成一个字符串的集合,我们将描述这个集合的文法称为形式文法。那么我们给定一个语言(如由abcdef六个字符组成的字符串集合),定义它的文法的一种表示(S::=abA*ef,A::=cd)并定义一个解释器,则解释器使用该表示来解释语言中的句子。

2使用场景

一些重复发生的事情包含固定的一系列操作类型，比较适合用解释器模式来实现。比如加减乘除四则运算，但是公式每次都不同，比如可配置，有时是a + b - c x d，有时是a x b + c - d，等等等等个，公式千变万化，但是都是由加减乘除四个非终结符来连接的，这时我们就可以使用解释器模式。

3 具体结构（类图）

 

其中涉及到的角色有:

·  抽象解释器：声明一个所有具体表达式都要实现的抽象接口（或者抽象类），接口中主要是一个interpret()方法，称为解释操作。具体解释任务由它的各个实现类来完成，具体的解释器分别由终结符解释器和非终结符解释器完成。

·  终结符表达式：实现与文法中的元素相关联的解释操作，通常一个解释器模式中只有一个终结符表达式，但有多个实例，对应不同的终结符。终结符一半是文法中的运算单元，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：文法中的每条规则对应于一个非终结符表达式，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。非终结符表达式根据逻辑的复杂程度而增加，原则上每个文法规则都对应一个非终结符表达式。

·  环境角色：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。

4优缺点

4.1优点

·它最显著的优点就是扩展性，修改语法规则只需要修改相应的非终结符就可以了，若扩展语法，只需要增加非终结符类就可以了。比如我们现在需要修改Plus的含义，那么只需要修改Plus类即可，如果要增加乘法操作，那么也只需要增加一个Multiple类就行。

4.2缺点

·因为每一条文法都可以对应至少一个解释器,会生成大量的类,导致后期维护困难,而且对应复杂的文法,构建语法树会显得异常繁琐。会引起类的膨胀，为维护带来非常多的麻烦。