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！