解释器模式

目的

为语言创建解释器，通常由语言的语法和语法分析来定义。

类图

角色

• AbstractExpression 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。
• TerminalExpression  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。
• NonTerminalExpression  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 ， + 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。
• Context  环境角色：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角色中，大多使用 Map 来充当环境角色。

实现

实现规则检验器，具有 and 和 or 规则，可以构建一颗解析树，用来检验一个文本是否满足解析树定义的规则。
例如一颗解析树为 D And (A Or (B C))，文本 "D A" 满足该解析树定义的规则。
这里的 Context 指的是 String。

抽象解释器

public abstract class Expression {
    public abstract boolean interpret(String str);
}

终结符表达式

public class TerminalExpression extends Expression {

    private String literal = null;

    public TerminalExpression(String str) {
        literal = str;
    }

    public boolean interpret(String str) {
        StringTokenizer st = new StringTokenizer(str);
        while (st.hasMoreTokens()) {
            String test = st.nextToken();
            if (test.equals(literal)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
}

非终结符表达式

public class AndExpression extends Expression {

    private Expression expression1 = null;
    private Expression expression2 = null;

    public AndExpression(Expression expression1, Expression expression2) {
        this.expression1 = expression1;
        this.expression2 = expression2;
    }

    public boolean interpret(String str) {
        return expression1.interpret(str) && expression2.interpret(str);
    }
}

public class OrExpression extends Expression {
    private Expression expression1 = null;
    private Expression expression2 = null;

    public OrExpression(Expression expression1, Expression expression2) {
        this.expression1 = expression1;
        this.expression2 = expression2;
    }

    public boolean interpret(String str) {
        return expression1.interpret(str) || expression2.interpret(str);
    }
}

调用

public class Client {

    /**
     * 构建解析树
     */
    public static Expression buildInterpreterTree() {
        // Literal
        Expression terminal1 = new TerminalExpression("A");
        Expression terminal2 = new TerminalExpression("B");
        Expression terminal3 = new TerminalExpression("C");
        Expression terminal4 = new TerminalExpression("D");
        // B C
        Expression alternation1 = new OrExpression(terminal2, terminal3);
        // A Or (B C)
        Expression alternation2 = new OrExpression(terminal1, alternation1);
        // D And (A Or (B C))
        return new AndExpression(terminal4, alternation2);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Expression define = buildInterpreterTree();
        String context1 = "D A";
        String context2 = "A B";
        System.out.println(define.interpret(context1));
        System.out.println(define.interpret(context2));
    }
}

优缺点

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。

JDK 中的使用

• java.util.Pattern
• java.text.Normalizer
• All subclasses of java.text.Format
• javax.el.ELResolver