设计模式之解释器模式详解(定义、优缺点、应用场景、实例类图)
解释器模式(Interpreter Pattern)提供了评估语言的语法或表达式的方式,它属于行为型模式。解释器模式给定一个语言,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。这种模式被用在 SQL 解析、符号处理引擎等。
一、解释器模式的介绍
意图
定义一种语言的文法表示,并创建一个解释器,该解释器能够解释该语言中的句子。。
主要解决的问题
解释器模式用于构建一个能够解释特定语言或文法的句子的解释器。
使用场景
当某一特定类型的问题频繁出现,并且可以通过一种简单的语言来表达这些问题的实例时。
实现方式
定义文法:明确语言的终结符和非终结符。
构建语法树:根据语言的句子构建对应的语法树结构。
创建环境类:包含解释过程中所需的全局信息,通常是一个HashMap。
关键代码
终结符与非终结符:定义语言的文法结构。
环境类:存储解释过程中需要的外部环境信息。
结构
解释器模式包含以下几个主要角色:
抽象表达式(Abstract Expression):定义了解释器的抽象接口,声明了解释操作的方法,通常是一个抽象类或接口。
终结符表达式(Terminal Expression):实现了抽象表达式接口的终结符表达式类,用于表示语言中的终结符(如变量、常量等),并实现了对应的解释操作。
非终结符表达式(Non-terminal Expression):实现了抽象表达式接口的非终结符表达式类,用于表示语言中的非终结符(如句子、表达式等),并实现了对应的解释操作。
上下文(Context):包含解释器之外的一些全局信息,在解释过程中提供给解释器使用,通常用于存储变量的值、保存解释器的状态等。
客户端(Client):创建并配置具体的解释器对象,并将需要解释的表达式传递给解释器进行解释。
应用实例
编译器:解释器模式可以用于编译器设计,将源代码解释为目标代码。
正则表达式:解释器模式可以用于解析和执行正则表达式。
SQL解析:解释器模式可以用于解析和执行SQL语句。
二、解释器模式的优缺点
优点
可扩展性好:容易添加新的解释表达式的方式。
灵活性:可以根据需要轻松扩展或修改文法。
易于实现简单文法:对于简单的语言,实现起来相对容易。
缺点
使用场景有限:只适用于适合使用解释的简单文法。
维护困难:对于复杂的文法,维护和扩展变得困难。
类膨胀:可能会产生很多类,每个文法规则对应一个类。
递归调用:解释器模式通常使用递归调用,这可能难以理解和跟踪。
三、解释器模式的使用建议
在需要解释执行语言中的句子时,考虑使用解释器模式。
确保文法简单,以避免系统变得过于复杂。
解释器模式在 Java 中可能不是首选,如果遇到适用场景,可以考虑使用如expression4J之类的库来代替。
四、解释器模式的实现
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。

步骤 1:创建一个表达式接口。
Expression.java
publicinterfaceExpression{
publicbooleaninterpret(Stringcontext);
}步骤 2:创建实现了上述接口的实体类。
TerminalExpression.java
publicclassTerminalExpressionimplementsExpression{
privateStringdata;
publicTerminalExpression(Stringdata){
this.data=data;
}
@Override
publicbooleaninterpret(Stringcontext){
if(context.contains(data)){
returntrue;
}
returnfalse;
}
}OrExpression.java
publicclassOrExpressionimplementsExpression{
privateExpressionexpr1=null;
privateExpressionexpr2=null;
publicOrExpression(Expressionexpr1,Expressionexpr2){
this.expr1=expr1;
this.expr2=expr2;
}
@Override
publicbooleaninterpret(Stringcontext){
returnexpr1.interpret(context)||expr2.interpret(context);
}
}AndExpression.java
publicclassAndExpressionimplementsExpression{
privateExpressionexpr1=null;
privateExpressionexpr2=null;
publicAndExpression(Expressionexpr1,Expressionexpr2){
this.expr1=expr1;
this.expr2=expr2;
}
@Override
publicbooleaninterpret(Stringcontext){
returnexpr1.interpret(context)&&expr2.interpret(context);
}
}步骤 3:InterpreterPatternDemo 使用 Expression 类来创建规则,并解析它们。
InterpreterPatternDemo.java
publicclassInterpreterPatternDemo{
//规则:Robert和John是男性
publicstaticExpressiongetMaleExpression(){
Expressionrobert=newTerminalExpression("Robert");
Expressionjohn=newTerminalExpression("John");
returnnewOrExpression(robert,john);
}
//规则:Julie是一个已婚的女性
publicstaticExpressiongetMarriedWomanExpression(){
Expressionjulie=newTerminalExpression("Julie");
Expressionmarried=newTerminalExpression("Married");
returnnewAndExpression(julie,married);
}
publicstaticvoidmain(String[]args){
ExpressionisMale=getMaleExpression();
ExpressionisMarriedWoman=getMarriedWomanExpression();
System.out.println("Johnismale?"+isMale.interpret("John"));
System.out.println("Julieisamarriedwomen?"
+isMarriedWoman.interpret("MarriedJulie"));
}
}步骤 4:执行程序,输出结果:
Johnismale?true
Julieisamarriedwomen?true
以上就是php小编整理的全部内容,希望对您有所帮助,更多相关资料请查看php教程栏目。
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