大话设计模式笔记（二十四）の解释器模式

解释器模式

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。

目的

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。

UML图

好处

容易改变和扩展文法，因为该模式使用类来表示文法规则，你可使用继承来改变或扩展该文法。也比较容易实现文法，因为定义抽象语法树中各个节点的类的实现大体类似，这些类都易于直接编写。

不足

解释器模式为文法中的每一条规则至少定义了一个类，因此包含许多规则的文法可能难以管理和维护。建议当文法非常复杂时，使用其他的技术如语法分析或编译器生成器来处理。

举个栗子

实现一个简单的音乐解释器。规则大致有：“C D E F G A B”分别表示“Do-Re-Mi-Fa-So-La-Ti”；音符长度1表示一拍，2表示二拍，0.5表示半拍，0.25表示四分之一拍，以此类推。解释以下《上海滩》

Talk is cheap, show me the code

（屁话少说，放码过来）

/**
 * 演奏内容类
 * Created by callmeDevil on 2019/12/15.
 */
public class PlayContext {

    // 演奏文本
    private  String text;

    // 省略 get set
}

/**
 * 表达式类
 * Created by callmeDevil on 2019/12/15.
 */
public abstract class Expression {

    // 解释器
    public void interpret(PlayContext context){
        if (context.getText().length() == 0) {
            return;
        } else {
            // 此方法用于将当前演奏文本第一条命令获得命令字母和其参数值
            // 例如：“O 3 E 0.5 G 0.5 A 3”，则 playKey 为O，而playValue 为3
            String playKey = context.getText().substring(0, 1);
            context.setText(context.getText().substring(2));
            double playValue = Double.parseDouble(context.getText().substring(0, context.getText().indexOf(" ")));
            // 获得playKey 和 playValue 后将其从演奏文本中移除
            // 例如：“O 3 E 0.5 G 0.5 A 3”变成了“E 0.5 G 0.5 A 3”
            context.setText(context.getText().substring(context.getText().indexOf(" ") + 1));

            excute(playKey, playValue);
        }
    }

    // 抽象方法执行，不同的文法的子类，有不同的执行处理
    public abstract void excute(String key ,double value);

}

/**
 * 音符类
 * Created by callmeDevil on 2019/12/15.
 */
public class Note extends Expression {
    @Override
    public void excute(String key, double value) {
        String note = "";
        switch (key) {
            case "C":
                note = "1"; // 如果获得的 key 是C，则演奏1(do)，是D则演奏2(Re)，以此类推
                break;
            case "D":
                note = "2";
                break;
            case "E":
                note = "3";
                break;
            case "F":
                note = "4";
                break;
            case "G":
                note = "5";
                break;
            case "A":
                note = "6";
                break;
            case "B":
                note = "7";
                break;
        }
        System.out.print(note + " ");
    }
}

/**
 * 音阶类
 * Created by callmeDevil on 2019/12/15.
 */
public class Scale extends Expression {
    @Override
    public void excute(String key, double value) {
        String scale = "";
        switch ((int) value) {
            case 1 :
                scale = "低音";
                break;
            case 2:
                scale = "中音";
                break;
            case 3:
                scale = "高音";
                break;
        }
        System.out.print(scale + " ");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        PlayContext context = new PlayContext();
        // 音乐-上海滩
        System.out.println("上海滩：");
        context.setText("O 2 E 0.5 A 3 E 0.5 G 0.5 D 3 E 0.5 G 0.5 A 0.5 O 3 C 1 O 2 A 0.5 G 1 C 0.5 E 0.5 D 3 ");
        Expression expression = null;
        try {
            while (context.getText().length() > 0) {
                String string = context.getText().substring(0, 1);
                switch (string) {
                    case "O": // 当首字母是O时，表达式实例化为音阶
                        expression = new Scale();
                        break;
                    case "C":
                    case "D":
                    case "E":
                    case "F":
                    case "G":
                    case "A":
                    case "B":
                    case "P": // 当首字母是CDEFGAB以及休止符P时，则实例化为音符
                        expression = new Note();
                        break;
                }
                expression.interpret(context);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果

上海滩：
中音 3 6 3 5 2 3 5 6 高音 1 中音 6 5 1 3 2 

需求变更

增加一个文法，就是演奏速度，用“T”表示，毫秒为单位，‘T 1000’表示每节拍一秒。

增加一个子类

/**
 * 音速类
 * Created by callmeDevil on 2019/12/15.
 */
public class Speed extends Expression{
    @Override
    public void excute(String key, double value) {
        String speed;
        if (value < 500) {
            speed = "快速";
        } else if (value >= 1000) {
            speed = "慢速";
        } else {
            speed = "中速";
        }
        System.out.print(speed + " ");
    }
}

客户端改变

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        PlayContext context = new PlayContext();
        // 音乐-上海滩
        System.out.println("上海滩：");
        // 增加速度的设置
        context.setText("T 500 O 2 E 0.5 A 3 E 0.5 G 0.5 D 3 E 0.5 G 0.5 A 0.5 O 3 C 1 O 2 A 0.5 G 1 C 0.5 E 0.5 D 3 ");
        Expression expression = null;
        try {
            while (context.getText().length() > 0) {
                String string = context.getText().substring(0, 1);
                switch (string) {
                    case "O": // 当首字母是O时，表达式实例化为音阶
                        expression = new Scale();
                        break;
                    case "T": // 增加对T的判断
                        expression = new Speed();
                        break;
                    case "C":
                    case "D":
                    case "E":
                    case "F":
                    case "G":
                    case "A":
                    case "B":
                    case "P": // 当首字母是CDEFGAB以及休止符P时，则实例化为音符
                        expression = new Note();
                        break;
                }
                expression.interpret(context);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果

上海滩：
中速 中音 3 6 3 5 2 3 5 6 高音 1 中音 6 5 1 3 2