给定其中一种语言，解释器模式可以定义出其文本的一种表示，并同时提供一个解释器。客户端可以使用这个解释器来解释这个语言中的句子。
为了说明解释器模式的实现办法，这里给出一个最简单的文法和对应的解释器模式的实现，模拟Java语言中对布尔表达式进行操作和求值。
在这个语言中终结符是布尔变量，也就是常量true和false。非终结符表达式包含运算符and，or和not等布尔表达式。这个简单的文法如下：
Expression ::= Constant | Variable | Or | And | Not
And ::= Expression 'AND' Expression
Or ::= Expression 'OR' Expression
Not ::= 'NOT' Expression
Variable ::= 任何标识符
Constant ::= 'true' | 'false'‘’
抽象语法树(AST)的每一个节点都代表一个语句，而在每一个节点上都可以执行解释方法。这个解释方法的执行就代表这个语句被解释。由于每一个语句都代表一个常见的问题的实例，因此每一个节点上的解释操作都代表对一个问题实例的解答。
结构：
其结构如下:
角色:
(1)抽象表达式角色(expression):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，称作解释方法。
(2)终结符表达式(Terminal Expression):这是一个具体表达式。比如 A and B 中的 a、b就是一个终结符表达式
实现了上述抽象表达式角色声明的接口，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对应。
(3)非终结表达式(Nonterminal Expression):一个具体角色。比如 A and B 中的 and就是一个终结符表达式
文法中的每一条规则R=R1R2R3...Rn都需要一个具体的非终结符表达式；
对每一个R1R2R3...Rn中的符号都持有一个静态类型为Expression的实例变量；
实现解释操作，即interpret()方法。解释操作以递归方式调用上面的R1R2R3...Rn中的各个符号的实例变量。
(4)客户端角色：构造一个抽象语法树(AST或AbstractSyntaxTree)；调用解释操作interpret()
(5)环境角色(Context):提供解释器之外的一些全局信息，比如变量的真实量值等。
源码如下：
抽象表达式角色：
package expression; public abstract class Expression { /** * 以环境为准，本方法解释给定的任何一个表达式 */ public abstract boolean interpret(Context ctx); /** * 检验两个表达式在结构上是否相同 */ public abstract boolean equals(Object obj); /** * 返回表达式的hash code */ public abstract int hashCode(); /** * 将表达式转换成字符串 */ public abstract String toString(); }
Constant常量代表一个布尔常量：
package expression; 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 boolean interpret(Context ctx) { return value; } @Override public String toString() { return new Boolean(value).toString(); } }
Variable代表有名变量，在使用Variable类时，需要将变量名传入构造中:
package expression; public class Variable extends Expression { private String name; public Variable(String name) { this.name = name; } @Override public boolean equals(Object obj) { if (obj != null && obj instanceof Variable) { return this.name.equals(((Variable) obj).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); } }
代表逻辑“与”操作的And类，表示由两个布尔表达式通过逻辑“与”操作给出一个新的布尔表达式的操作
package expression; 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 obj) { if (obj != null && obj instanceof And) { return left.equals(((And) obj).left) && right.equals(((And) 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() + " AND " + right.toString() + ")"; } }
代表逻辑“或”操作的Or类，代表由两个布尔表达式通过逻辑“或”操作给出一个新的布尔表达式的操作
package expression; 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() + ")"; } }
代表逻辑“非”操作的Not类，代表由一个布尔表达式通过逻辑“非”操作给出一个新的布尔表达式的操作
package expression; 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 boolean interpret(Context ctx) { return !exp.interpret(ctx); } @Override public String toString() { return "(Not " + exp.toString() + ")"; } }
环境(Context)类定义出从变量到布尔值的一个映射
package expression; import java.util.HashMap; import java.util.Map; 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 expression; public class Client { public static void main(String[] args) { Variable x = new Variable("x"); Variable y = new Variable("y"); Context ctx = new Context(); ctx.assign(x, false); ctx.assign(y, true); System.out.println("x=" + x.interpret(ctx)); System.out.println("y=" + y.interpret(ctx)); Constant c = new Constant(true); Expression exp = new Or(new And(c, x), new And(y, new Not(x))); System.out.println(exp.toString() + "=" + exp.interpret(ctx)); } }
结果：
x=false
y=true
((true AND x) OR (y AND (Not x)))=true
总结：
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。
何时使用：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。
如何解决：构建语法树，定义终结符与非终结符。
关键代码：构建环境类，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、FEL表达式代替。