Java设计模式-解释器模式Interpreter

介绍

1. 在编译原理中，一个算术表达式通过词法分析器形成词法单元，而后这些词法单元再通过语法分析器构建语法
   分析树，最终形成一颗抽象的语法分析树。这里的词法分析器和语法分析器都可以看做是解释器
2. 解释器模式（Interpreter Pattern）：是指给定一个语言(表达式)，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，使用该解释器来解释语言中的句子(表达式)
3. 应用场景

• 应用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
• 一些重复出现的问题可以用一种简单的语言来表达
• 一个简单语法需要解释的场景

4. 这样的例子还有，比如编译器、运算表达式计算、正则表达式、机器人等

原理类图

• 对原理类图的说明-即(解释器模式的角色及职责)：

1. Context: 是环境角色,含有解释器之外的全局信息. 2) AbstractExpression: 抽象表达式， 声明一个抽象的解释操作,这个方法为抽象语法树中所有的节点所共享
2. TerminalExpression: 为终结符表达式, 实现与文法中的终结符相关的解释操作
3. NonTermialExpression: 为非终结符表达式，为文法中的非终结符实现解释操作. 5) 说明： 输入 Context he TerminalExpression 信息通过 Client 输入即可

实战案例

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。

代码实现

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

public 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;
   }
}

public 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);
   }
}

public 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 {
 
   //规则：Robert 和 John 是男性
   public static Expression getMaleExpression(){
      Expression robert = new TerminalExpression("Robert");
      Expression john = new TerminalExpression("John");
      return new OrExpression(robert, john);    
   }
 
   //规则：Julie 是一个已婚的女性
   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"));
   }
}

• 输出：

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

源码剖析

1. Spring 框架中 SpelExpressionParser 就使用到解释器模式
2. 代码分析+Debug 源码：
   
   

注意事项

1. 当有一个语言需要解释执行，可将该语言中的句子表示为一个抽象语法树，就可以考虑使用解释器模式，让程序具有良好的扩展性。
2. 应用场景：编译器、运算表达式计算、正则表达式、机器人等。
3. 使用解释器可能带来的问题：解释器模式会引起类膨胀、解释器模式采用递归调用方法，将会导致调试非常复杂、效率可能降低。