设计模式《解释器模式》

引言

??看到这个模式,第一反应是我没见过。在看看定义,太抽象了,所以放到后面写。首先我们先看看上一节命令模式,继续学学这节的解释器模式。

示例地址

??Demo(simple2 感觉不是很好的说明解释器模式)

类图

image

定义

??定义一个语言的文法,并且建立一个解释器来解释该语言中的句子,这里的“语言”是指使用规定格式和语法的代码。

使用场景

??1. 如果某个简单的语言需要解释执行而且可以将该语言中的语句表叔为一个抽象语法树时可以考虑使用解释器模式。
??2. 在某些特定的领域出现不断重复的问题时,可以将该领域的问题转化为一种语法规则下的语句,然后构建解释器来解释该语句。

解释器模式中的概念词

文法规则:

??一种简单的语言定义。例如表达"1+ 2 + 3 – 4 + 1".

expression = value | operation
operation = '+' | '-'
value = an integer //一个整数值

其中整个语句为表达式。表达式有 单一的表达式、复合的表达式(多个单一的表达式组合而成,通过非终结符操作),"+" | "-"为非终结符。value 为终结符。

抽象语法树

??例如表达"1+ 2 + 3 – 4 + 1".从下往上看。


image
终结符表达式:

??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

??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(环境类)

??环境类又称为上下文类,它用于存储解释器之外的一些全局信息,通常它临时存储了需要解释的语句。

解释器模式简单示例

??也许上面的你没看懂,下面我们通过代码来展示上面“1+ 2 + 3 – 4 + 1”的含义。

1. 抽象解析类
/**
 * 抽象解析类
 *
 * @author 512573717@qq.com
 * @created 2018/8/14  下午5:13.
 */
public abstract class AbstractExpression {
    public abstract int interpret();
}
2. 数字的实现(终结符表达式)
/**
 * 数字解释器
 *
 * @author 512573717@qq.com
 * @created 2018/8/14  下午5:16.
 */
public class NumExpression extends AbstractExpression {
    private int num;

    public NumExpression(int num) {
        this.num = num;
    }

    @Override
    public int interpret() {
        return num;
    }
}
3. 操作符的实现(非终结符表达式)
/**
 * 运算符号抽象解释器
 *
 * @author 512573717@qq.com
 * @created 2018/8/15  上午11:47.
 */
public class OperationExpression extends AbstractExpression {
    //声明两个成员变量存储运算符号两边的数字解释器
    protected AbstractExpression exp1, exp2;

    public OperationExpression(AbstractExpression exp1, AbstractExpression exp2) {
        this.exp1 = exp1;
        this.exp2 = exp2;
    }

    @Override
    public int interpret() {
        return 0;
    }
}
4. 加法运算抽象解释器
/**
 * 加法运算抽象解释器
 *
 * @author 512573717@qq.com
 * @created 2018/8/15  下午11:10.
 */
public class AddExpression extends OperationExpression {
    public AddExpression(AbstractExpression exp1, AbstractExpression exp2) {
        super(exp1, exp2);
    }

    @Override
    public int interpret() {
        return exp1.interpret() + exp2.interpret();
    }
}
5. 减法运算抽象解释器
/**
 * 减法运算抽象解释器
 *
 * @author 512573717@qq.com
 * @created 2018/8/15  下午11:10.
 */
public class SubExpression extends OperationExpression {
    public SubExpression(AbstractExpression exp1, AbstractExpression exp2) {
        super(exp1, exp2);
    }

    @Override
    public int interpret() {
        return exp1.interpret() - exp2.interpret();
    }
}
6. 处理与解释相关的一些业务
/**
 * 处理与解释相关的一些业务
 * 
 * @author 512573717@qq.com
 
 * @created 2018/8/15  下午11:12.
 * 
 */
public class Calculator {
    //声明一个Stack栈存储并操作所有相关的解释器
    private Stack<AbstractExpression> expressions = new Stack<AbstractExpression>();

    public Calculator(String expression) {
        //声明两个ArithmeticExpressioin类型的临时变量,存储运算符左右两边的数字解释器
        AbstractExpression exp1, exp2;

        String[] elements = expression.split(" ");

        for (int i = 0; i < elements.length; i++) {
            switch (elements[i].charAt(0)) {
                case '+':
                    //将栈中的解释器弹出作为运算符号左边的解释器
                    exp1 = expressions.pop();
                    //同时将运算符号数组角标下一个元素构成
                    exp2 = new NumExpression(Integer.valueOf(elements[++i]));
                    //通过上面两个数字解释器构造加法运算解释器
                    expressions.push(new AddExpression(exp1, exp2));
                    break;
                case '–':
                    //将栈中的解释器弹出作为运算符号左边的解释器
                    exp1 = expressions.pop();
                    //同时将运算符号数组角标下一个元素构成
                    exp2 = new NumExpression(Integer.valueOf(elements[++i]));
                    //通过上面两个数字解释器构造加法运算解释器
                    expressions.push(new SubExpression(exp1, exp2));
                    break;
                default://如果为数字
                    /**
                     * 如果不是运算符则数字
                     * 则是数字,直接构造数字解释器并压入栈
                     */
                    expressions.push(new NumExpression(Integer.valueOf(elements[i])));
                    break;
            }
        }
    }

    /**
     * 计算
     * @return
     */
    public int calculate() {
        return expressions.pop().interpret();
    }

}
7. Client
    Calculator calculator = new Calculator("1 + 2 + 3 – 4 + 1");
    System.out.println(calculator.calculate());

总结

优点

??1. 灵活的扩展性,当我们想对文法规则进行扩展时,只需要增加相应的非终结符号解释器,并在构建抽象语法树时,使用到新增的解释器对象进行具体的解释即可,非常方便。

缺点

?? 1. 过于复杂的语法,构建其抽象语法树会显得异常繁琐,甚至有可能出现需要构建多棵抽象语法树的情况,因此,对于复杂的文法并不推荐使用解释器模式。
??2. 对于每一条文法都可以对应至少一个解释器,其会生成大量的类,导致后期维护困难。
??3. 由于使用了大量的循环和递归,效率是个不容忽视的问题,特别是用于解析复杂、冗长的语法时,效率是难以忍受的。

最后编辑于
?著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 214,100评论 6 493
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 91,308评论 3 388
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 159,718评论 0 349
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,275评论 1 287
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,376评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,454评论 1 292
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,464评论 3 412
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,248评论 0 269
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,686评论 1 306
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,974评论 2 328
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,150评论 1 342
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,817评论 4 337
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,484评论 3 322
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,140评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,374评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,012评论 2 365
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,041评论 2 351

推荐阅读更多精彩内容