解析Java的設計模式編程之解釋器模式的運用
定義：給定一種語言，定義他的文法的一種表示，并定義一個解釋器，該解釋器使用該表示來解釋語言中句子。
類型：行為類模式
類圖：
解釋器模式是一個比較少用的模式，本人之前也沒有用過這個模式。下面我們就來一起看一下解釋器模式。
解釋器模式的結構
抽象解釋器：聲明一個所有具體表達式都要實現的抽象接口（或者抽象類），接口中主要是一個interpret()方法，稱為解釋操作。具體解釋任務由它的各個實現類來完成，具體的解釋器分別由終結符解釋器TerminalExpression和非終結符解釋器NonterminalExpression完成。
終結符表達式：實現與文法中的元素相關聯的解釋操作，通常一個解釋器模式中只有一個終結符表達式，但有多個實例，對應不同的終結符。終結符一半是文法中的運算單元，比如有一個簡單的公式R=R1+R2，在里面R1和R2就是終結符，對應的解析R1和R2的解釋器就是終結符表達式。
非終結符表達式：文法中的每條規(guī)則對應于一個非終結符表達式，非終結符表達式一般是文法中的運算符或者其他關鍵字，比如公式R=R1+R2中，+就是非終結符，解析+的解釋器就是一個非終結符表達式。非終結符表達式根據邏輯的復雜程度而增加，原則上每個文法規(guī)則都對應一個非終結符表達式。
環(huán)境角色：這個角色的任務一般是用來存放文法中各個終結符所對應的具體值，比如R=R1+R2，我們給R1賦值100，給R2賦值200。這些信息需要存放到環(huán)境角色中，很多情況下我們使用Map來充當環(huán)境角色就足夠了。
例子
來舉一個加減乘除的例子吧，實現思路來自于《java與模式》中的例子。每個角色的功能按照上面提到的規(guī)范來實現。
//上下文（環(huán)境）角色，使用HashMap來存儲變量對應的數值
class Context
{
private Map valueMap = new HashMap();
public void addValue(Variable x , int y)
{
Integer yi = new Integer(y);
valueMap.put(x , yi);
}
public int LookupValue(Variable x)
{
int i = ((Integer)valueMap.get(x)).intValue();
return i ;
}
}
//抽象表達式角色，也可以用接口來實現
abstract class Expression
{
public abstract int interpret(Context con);
}
//終結符表達式角色
class Constant extends Expression
{
private int i ;
public Constant(int i)
{
this.i = i;
}
public int interpret(Context con)
{
return i ;
}
}
class Variable extends Expression
{
public int interpret(Context con)
{
//this為調用interpret方法的Variable對象
return con.LookupValue(this);
}
}
//非終結符表達式角色
class Add extends Expression
{
private Expression left ,right ;
public Add(Expression left , Expression right)
{
this.left = left ;
this.right= right ;
}
public int interpret(Context con)
{
return left.interpret(con) + right.interpret(con);
}
}
class Subtract extends Expression
{
private Expression left , right ;
public Subtract(Expression left , Expression right)
{
this.left = left ;
this.right= right ;
}
public int interpret(Context con)
{
return left.interpret(con) - right.interpret(con);
}
}
class Multiply extends Expression
{
private Expression left , right ;
public Multiply(Expression left , Expression right)
{
this.left = left ;
this.right= right ;
}
public int interpret(Context con)
{
return left.interpret(con) * right.interpret(con);
}
}
class Division extends Expression
{
private Expression left , right ;
public Division(Expression left , Expression right)
{
this.left = left ;
this.right= right ;
}
public int interpret(Context con)
{
try{
return left.interpret(con) / right.interpret(con);
}catch(ArithmeticException ae)
{
System.out.println("被除數為0！");
return -11111;
}
}
}
//測試程序，計算 (a*b)/(a-b+2)
public class Test
{
private static Expression ex ;
private static Context con ;
public static void main(String[] args)
{
con = new Context();
//設置變量、常量
Variable a = new Variable();
Variable b = new Variable();
Constant c = new Constant(2);
//為變量賦值
con.addValue(a , 5);
con.addValue(b , 7);
//運算，對句子的結構由我們自己來分析，構造
ex = new Division(new Multiply(a , b), new Add(new Subtract(a , b) , c));
System.out.println("運算結果為："+ex.interpret(con));
}
}
解釋器模式的優(yōu)缺點
解釋器是一個簡單的語法分析工具，它最顯著的優(yōu)點就是擴展性，修改語法規(guī)則只需要修改相應的非終結符就可以了，若擴展語法，只需要增加非終結符類就可以了。
但是，解釋器模式會引起類的膨脹，每個語法都需要產生一個非終結符表達式，語法規(guī)則比較復雜時，就可能產生大量的類文件，為維護帶來非常多的麻煩。同時，由于采用遞歸調用方法，每個非終結符表達式只關心與自己相關的表達式，每個表達式需要知道最終的結果，必須通過遞歸方式，無論是面向對象的語言還是面向過程的語言，遞歸都是一個不推薦的方式。由于使用了大量的循環(huán)和遞歸，效率是一個不容忽視的問題。特別是用于解釋一個解析復雜、冗長的語法時，效率是難以忍受的。
解釋器模式的適用場景
在以下情況下可以使用解釋器模式：
有一個簡單的語法規(guī)則，比如一個sql語句，如果我們需要根據sql語句進行rm轉換，就可以使用解釋器模式來對語句進行解釋。
一些重復發(fā)生的問題，比如加減乘除四則運算，但是公式每次都不同，有時是a+b-c*d，有時是a*b+c-d，等等等等個，公式千變萬化，但是都是由加減乘除四個非終結符來連接的，這時我們就可以使用解釋器模式。
注意事項
解釋器模式真的是一個比較少用的模式，因為對它的維護實在是太麻煩了，想象一下，一坨一坨的非終結符解釋器，假如不是事先對文法的規(guī)則了如指掌，或者是文法特別簡單，則很難讀懂它的邏輯。解釋器模式在實際的系統開發(fā)中使用的很少，因為他會引起效率、性能以及維護等問題。
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