对解释器模式的认识

Posted 2020-11-07 Z鳴

解释器模式

解释器模式（Interpreter Pattern）提供了评估语言的语法或表达式的方式，它属于行为型模式。这种模式实现了一个表达式接口，该接口解释一个特定的上下文。这种模式被用在 SQL 解析、符号处理引擎等。

描述：Expression：抽象表达式，声明一个所有的具体表达式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。

Terminal Expression：终结符表达式，实现了抽象表达式所要求的接口；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。比如公式R=R1+R2，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。

Nonterminal Expression：非终结符表达式，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。

Context：环境，它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，给R1赋值100，给R2赋值200，这些信息需要存放到环境中。

应用场景：首先输入一个加减或乘除的运算公式，比如a+b-c+a或a*b/c*a，再给每个参数赋值，最后根据公式完成运算并得到结果。

意图：给定一个语言，定义它的文法表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该标识来解释语言中的句子。

主要解决：对于一些固定文法构建一个解释句子的解释器。

使用时：如果一种特定类型的问题发生的频率足够高，那么可能就值得将该问题的各个实例表述为一个简单语言中的句子。这样就可以构建一个解释器，该解释器通过解释这些句子来解决该问题。

解决方法：构件语法树，定义终结符与非终结符。

关键代码：构件环境类，包含解释器之外的一些全局信息，一般是 HashMap。

应用实例：编译器、运算表达式计算。

优点：1、可扩展性比较好灵活。2、增加了新的解释表达式的方式。3、易于实现简单文法。

缺点：1、可利用场景比较少。2、对于复杂的文法比较难维护。3、解释器模式会引起类膨胀。4、解释器模式采用递归调用方法。

使用场景：1、可以将一个需要解释执行的语言中的句子表示为一个抽象语法树。2、一些重复出现的问题可以用一种简单的语言来进行表达。3、一个简单语法需要解释的场景。

注意事项：可利用场景比较少，JAVA 中如果碰到可以用 expression4J 代替。

实现：我们将创建一个接口 Expression 和实现了 Expression 接口的实体类。定义作为上下文中主要解释器的 TerminalExpression 类。其他的类 OrExpression、AndExpression 用于创建组合式表达式。InterpreterPatternDemo，我们的演示类使用 Expression 类创建规则和演示表达式的解析。

发展前景：目前比较流行的自然语言识别其实就是解释器模式，如何实现自然语言的分析就好比计算器对于表达式的分析，按照一定规则进行运算，最后得出想要的答案。