（二十五）解释器模式

1.概述

解释器模式（interpreter），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。

解释器模式需要解决的是，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。比如正则表达式。

2.示例

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。
AbstractExpression.java

public abstract class AbstractExpression {
    public abstract void interpret(Context context);
}

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。实现抽象表达式中所要求的接口,主要是一个interpret()方法。文法中每一个终结符都有一个具体终结表达式与之相对应。
TerminalExpression.java

public class TerminalExpression extends AbstractExpression{
    @Override
    public void interpret(Context context) {
        System.out.println("终端解释器");
    }
}

NonterminalExpression（非终结符表达式），为文法中的非终结符实现解释操作。对文法中每一条规则 R1、R2……Rn 都需要一个具体的非终结符表达式类。通过实现抽象表达式的interpret()方法实现解释操作。解释操作以递归方式调用上面所提到的代表 R1、R2……Rn 中各个符号的实例变量。
NonterminalExpression.java

public class NonterminalExpression extends AbstractExpression{
    @Override
    public void interpret(Context context) {
        System.out.println("非终端解释器");
    }
}

Context，包含解释器之外的一些全局信息。
Context.java

public class Context {
    private String input;
    private String output;

    public String getInput() {
        return input;
    }

    public void setInput(String input) {
        this.input = input;
    }

    public String getOutput() {
        return output;
    }

    public void setOutput(String output) {
        this.output = output;
    }
}

客户端代码，构建表示该文法定义的语言中一个特定的句子的抽象语法树。调用解释操作。
Client.java

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context();
        List<AbstractExpression> list = new ArrayList<>();
        list.add(new TerminalExpression());
        list.add(new NonterminalExpression());
        list.add(new TerminalExpression());
        list.add(new TerminalExpression());
        for (AbstractExpression exp : list) {
            exp.interpret(context);
        }
    }
}

输出如下。

终端解释器
非终端解释器
终端解释器
终端解释器

Process finished with exit code 0

3.总结

• 通常当有一个语言需要解释执行，并且你可将该语言中的句子表示为一个抽象语法树时，可使用解释器模式。
• 可以很容易地改变和扩展文法，因为该模式使用类来表示文法规则，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。
• 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程序或编译器生成器来处理。