行为型：解释器模式

news2025/6/2 9:32:13

1、核心思想

2、实现方式

2.1 模式结构

2.2 实现案例

3、优缺点分析

4、适用场景

5、注意事项

1、核心思想

目的：针对某种语言并基于其语法特征创建一系列的表达式类（包括终极表达式与非终极表达式），利用树结构模式将表达式对象组装起来，最终将其翻译成计算机能够识别并执行的语义树。

概念：解释器模式其实就是一种组合模式的特殊应用，它巧妙地利用了组合模式的数据结构，基于上下文生成表达式（解释器）组合起来的语义树，最终通过逐级递进解释完成上下文的解析。

核心思想：将每个语法规则表示为一个类，通过组合这些类实现复杂语法的解析

举例：

1> 结构型数据库对查询语言SQL的解析

2> 浏览器对HTML语言的解析

3> 操作系统Shell对命令的解析

4> 数学公式

5> 正则表达式

2、实现方式

2.1 模式结构

五个核心角色：

AbstractExpression（抽象表达式）：定义解释器的标准接口interpret()，所有终极表达式类与非终极表达式类均需实现此接口。
TerminalExpression（终极表达式）：抽象表达式接口的实现类，具有原子性、不可拆分性的表达式。表示语法中的基本元素（如变量、常量），直接完成具体的解释操作。
NonTerminalExpression（非终极表达式）：抽象表达式接口的实现类，包含一个或多个表达式接口引用，所以它所包含的子表达式可以是非终极表达式，也可以是终极表达式。表示语法中的组合规则（如运算、逻辑表达式），通过递归调用子表达式完成解释。
Context（上下文）：需要被解释的语言类，它包含符合解释器语法规则的具体语言。存储解释器需要的全局信息（如变量值、环境配置）。
Client（客户端）：构建语法树并触发解释操作。

2.2 实现案例

实现一个简单的加减法解释器，支持变量替换（如 x + y - 2）：

//1、抽象表达式
public interface Expression {
    int interpret(Context context);
}

//2、终极表达式
// 变量表达式（终结符）
public class Variable implements Expression {
    private String name;

    public Variable(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public int interpret(Context context) {
        return context.getValue(name); // 从上下文中获取变量值
    }
}

// 数字表达式（终结符）
public class Number implements Expression {
    private int value;

    public Number(int value) {
        this.value = value;
    }

    @Override
    public int interpret(Context context) {
        return value; // 直接返回数字值
    }
}

//3、非终极表达式
// 加法表达式（非终结符）
public class Add implements Expression {
    private Expression left;
    private Expression right;

    public Add(Expression left, Expression right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }

    @Override
    public int interpret(Context context) {
        return left.interpret(context) + right.interpret(context);
    }
}

// 减法表达式（非终结符）
public class Subtract implements Expression {
    private Expression left;
    private Expression right;

    public Subtract(Expression left, Expression right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }

    @Override
    public int interpret(Context context) {
        return left.interpret(context) - right.interpret(context);
    }
}

//4、上下文：存储变量值
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Context {
    private Map<String, Integer> variables = new HashMap<>();

    public void setValue(String name, int value) {
        variables.put(name, value);
    }

    public int getValue(String name) {
        return variables.getOrDefault(name, 0);
    }
}

//5、客户端：构建语法树并解释
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context();
        context.setValue("x", 5);
        context.setValue("y", 3);

        // 构建表达式：x + y - 2
        Expression expression = new Subtract(
            new Add(new Variable("x"), new Variable("y")),
            new Number(2)
        );

        int result = expression.interpret(context);
        System.out.println("计算结果：" + result); // 输出：6（5+3-2=6）
    }
}