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解釋器模式

定義:給定一種語言,定義他的文法的一種表示,并定義一個(gè)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:

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-design-pattern/images/interpreter-pattern-1.jpg" alt="interpreter-pattern" />

解釋器模式是一個(gè)比較少用的模式,本人之前也沒有用過這個(gè)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(jié)構(gòu)

  • 抽象解釋器:聲明一個(gè)所有具體表達(dá)式都要實(shí)現(xiàn)的抽象接口(或者抽象類),接口中主要是一個(gè)interpret()方法,稱為解釋操作。具體解釋任務(wù)由它的各個(gè)實(shí)現(xiàn)類來完成,具體的解釋器分別由終結(jié)符解釋器TerminalExpression和非終結(jié)符解釋器NonterminalExpression完成。
  • 終結(jié)符表達(dá)式:實(shí)現(xiàn)與文法中的元素相關(guān)聯(lián)的解釋操作,通常一個(gè)解釋器模式中只有一個(gè)終結(jié)符表達(dá)式,但有多個(gè)實(shí)例,對應(yīng)不同的終結(jié)符。終結(jié)符一半是文法中的運(yùn)算單元,比如有一個(gè)簡單的公式R=R1+R2,在里面R1和R2就是終結(jié)符,對應(yīng)的解析R1和R2的解釋器就是終結(jié)符表達(dá)式。
  • 非終結(jié)符表達(dá)式:文法中的每條規(guī)則對應(yīng)于一個(gè)非終結(jié)符表達(dá)式,非終結(jié)符表達(dá)式一般是文法中的運(yùn)算符或者其他關(guān)鍵字,比如公式R=R1+R2中,+就是非終結(jié)符,解析+的解釋器就是一個(gè)非終結(jié)符表達(dá)式。非終結(jié)符表達(dá)式根據(jù)邏輯的復(fù)雜程度而增加,原則上每個(gè)文法規(guī)則都對應(yīng)一個(gè)非終結(jié)符表達(dá)式。
  • 環(huán)境角色:這個(gè)角色的任務(wù)一般是用來存放文法中各個(gè)終結(jié)符所對應(yīng)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(dāng)環(huán)境角色就足夠了。

代碼實(shí)現(xiàn)

    class Context {}
    abstract class Expression {
        public abstract Object interpreter(Context ctx);
    }
    class TerminalExpression extends Expression {
        public Object interpreter(Context ctx){
            return null;
        }
    }
    class NonterminalExpression extends Expression {
        public NonterminalExpression(Expression...expressions){

        }
        public Object interpreter(Context ctx){
            return null;
        }
    }
    public class Client {
        public static void main(String[] args){
            String expression = "";
            char[] charArray = expression.toCharArray();
            Context ctx = new Context();
            Stack stack = new Stack();
            for(int i=0;i
             //進(jìn)行語法判斷,遞歸調(diào)用  
        }  
        Expression exp = stack.pop();  
        exp.interpreter(ctx);  
    }  
}  

文法遞歸的代碼部分需要根據(jù)具體的情況來實(shí)現(xiàn),因此在代碼中沒有體現(xiàn)。抽象表達(dá)式是生成語法集合的關(guān)鍵,每個(gè)非終結(jié)符表達(dá)式解釋一個(gè)最小的語法單元,然后通過遞歸的方式將這些語法單元組合成完整的文法,這就是解釋器模式。

解釋器模式的優(yōu)缺點(diǎn)

解釋器是一個(gè)簡單的語法分析工具,它最顯著的優(yōu)點(diǎn)就是擴(kuò)展性,修改語法規(guī)則只需要修改相應(yīng)的非終結(jié)符就可以了,若擴(kuò)展語法,只需要增加非終結(jié)符類就可以了。

但是,解釋器模式會引起類的膨脹,每個(gè)語法都需要產(chǎn)生一個(gè)非終結(jié)符表達(dá)式,語法規(guī)則比較復(fù)雜時(shí),就可能產(chǎn)生大量的類文件,為維護(hù)帶來非常多的麻煩。同時(shí),由于采用遞歸調(diào)用方法,每個(gè)非終結(jié)符表達(dá)式只關(guān)心與自己相關(guān)的表達(dá)式,每個(gè)表達(dá)式需要知道最終的結(jié)果,必須通過遞歸方式,無論是面向?qū)ο蟮恼Z言還是面向過程的語言,遞歸都是一個(gè)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(gè)不容忽視的問題。特別是用于解釋一個(gè)解析復(fù)雜、冗長的語法時(shí),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(gè)簡單的語法規(guī)則,比如一個(gè)sql語句,如果我們需要根據(jù)sql語句進(jìn)行rm轉(zhuǎn)換,就可以使用解釋器模式來對語句進(jìn)行解釋。
  • 一些重復(fù)發(fā)生的問題,比如加減乘除四則運(yùn)算,但是公式每次都不同,有時(shí)是a+b-cd,有時(shí)是ab+c-d,等等等等個(gè),公式千變?nèi)f化,但是都是由加減乘除四個(gè)非終結(jié)符來連接的,這時(shí)我們就可以使用解釋器模式。

注意事項(xiàng)

解釋器模式真的是一個(gè)比較少用的模式,因?yàn)閷λ木S護(hù)實(shí)在是太麻煩了,想象一下,一坨一坨的非終結(jié)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(shí)際的系統(tǒng)開發(fā)中使用的很少,因?yàn)樗麜鹦?、性能以及維護(hù)等問題。

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