行为类型11-6：解释器模式(Interpreter Pattern)

1. 概述

解释器模式（Interpreter Pattern）提供了评估语言的语法或表达式的方式。这种模式实现了一个表达式接口，该接口解释一个特定的上下文。这种模式被用在 SQL 解析、符号处理引擎等。

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。

2. 介绍

2.1 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。

2.2 主要解决

对于一些固定文法构建一个解释句子的解释器。

2.3 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。

2.4 如何解决

构建语法树，定义终结符与非终结符。

2.5 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。

2.6 应用实例

编译器、运算表达式计算。

2.7 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。

2.8 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。

2.9 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。

2.10 注意事项

可利用场景比较少，JAVA 中如果碰到可以用 expression4J 代替。

3. 参与者

1.AbstractExpression(抽象表达式)
	声明一个抽象的解释操作，这个接口为抽象语法树中所有的节点所共享。

2.TerminalExpression(终结符表达式)
	实现与文法中的终结符相关联的解释操作。
	一个句子中的每个终结符需要该类的一个实例。

3.NonterminalExpression(非终结符表达式)
	为文法中的非终结符实现解释(Interpret)操作。

4.Context（上下文）
	包含解释器之外的一些全局信息。

5.Client（客户）
	构建(或被给定)表示该文法定义的语言中一个特定的句子的抽象语法树。
	该抽象语法树由NonterminalExpression和TerminalExpression的实例装配而成。
	调用解释操作。

4. 类图

5. 例子

5.1 AbstractExpression

public abstract class Expression {
    abstract void interpret(Context ctx);
}

5.2 Expression

public class AdvanceExpression extends Expression {
    void interpret(Context ctx) {
        System.out.println("这是高级解析器!");
    }
}

public class SimpleExpression extends Expression {
    void interpret(Context ctx) {
        System.out.println("这是普通解析器!");
    }
}

5.3 Context

public class Context {

    private String content;
    private List list = new ArrayList();
    
    public void setContent(String content) {
        this.content = content;
    }
    
    public String getContent() {
        return this.content;
    }
    
    public void add(Expression eps) {
        list.add(eps);
    }
    
    public List getList() {
        return list;
    }
}

Test

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Context ctx = new Context();
        ctx.add(new SimpleExpression());
        ctx.add(new AdvanceExpression());
        ctx.add(new SimpleExpression());
        
        for (Expression eps : ctx.getList()) {
            eps.interpret(ctx);
        }
    }
}

result

这是普通解析器!
这是高级解析器!
这是普通解析器!

6 示例2

我们将创建一个接口 Expression 和实现了 Expression 接口的实体类。定义作为上下文中主要解释器的 TerminalExpression 类。其他的类 OrExpression、AndExpression 用于创建组合式表达式。

InterpreterPatternDemo，我们的演示类使用 Expression 类创建规则和演示表达式的解析。

6.1

public interface Expression {
    public boolean interpret(String context);
}

class TerminalExpression implements Expression {
    private String data;

    public TerminalExpression(String data) {
        this.data = data;
    }

    @Override
    public boolean interpret(String context) {
        if(context.contains(data))
            return true;
        return false;
    }
}

class OrExpression implements Expression{
    private Expression expr1 = null;
    private Expression expr2 = null;

    public OrExpression(Expression expr1, Expression expr2) {
        this.expr1 = expr1;
        this.expr2 = expr2;
    }

    @Override
    public boolean interpret(String context) {
        return expr1.interpret(context) || expr2.interpret(context);
    }
}

class AndExpression implements Expression{
    private Expression expr1 = null;
    private Expression expr2 = null;

    public AndExpression(Expression expr1, Expression expr2) {
        this.expr1 = expr1;
        this.expr2 = expr2;
    }

    @Override
    public boolean interpret(String context) {
        return expr1.interpret(context) && expr2.interpret(context);
    }
}

public class InterpreterPatternDemo {
    public static Expression getMaleExpression(){
        Expression robert = new TerminalExpression("Robert");
        Expression john = new TerminalExpression("John");
        return new OrExpression(robert, john);
    }

    public static Expression getMarriedWomanExpression(){
        Expression julie = new TerminalExpression("Julie");
        Expression married = new TerminalExpression("Married");
        return new AndExpression(julie, married);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Expression isMale = getMaleExpression();
        Expression isMarriedWoman = getMarriedWomanExpression();

        System.out.println("John is male? " + isMale.interpret("John"));
        System.out.println("Julie is a married women? "
                + isMarriedWoman.interpret("Married Julie"));
    }
}

result

John is male? true
Julie is a married women? true