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java interpreter_Java设计模式十四:解释器模式(Interpreter)

解释器模式定义语言的文法,并且建立一个解释器来解释该语言中的句子。它属于类的行为模式。这里的语言意思是使用规定格式和语法的代码。

应用环境:

如果一种特定类型的问题发生的频率足够高,那么可能就值得将该问题的各个实例表述为一个简单语言中的句子。这样就可以构建一个解释器,该解释器通过解释这些句子来解决该问题。而且当文法简单、效率不是关键问题的时候效果最好。

类图:

java interpreter_Java设计模式十四:解释器模式(Interpreter)

抽象表达式角色(AbstractExpression): 声明一个抽象的解释操作,这个接口为所有具体表达式角色都要实现的.

终结符表达式角色(TerminalExpression): 实现与文法中的元素相关联的解释操作,通常一个解释器模式中只有一个终结符表达式,但有多个实例对应不同的终结符.

终结符就是语言中用到的基本元素,一般不能再被分解,如: x -> xa, 这里a是终结符,因为没有别的规则可以把a变成别的符号,不过x可以变成别的符号,所以x是非终结符.

非终结符表达式角色(NonterminalExpression): 文法中的每条规则对应于一个非终结表达式, 非终结表达式根据逻辑的复杂程度而增加,原则上每个文法规则都对应一个非终结符表达式.

环境角色(Context): 包含解释器之外的一些全局信息.

实例:计算(a*b)/(a-b+2)

public class Context

{

private final Map valueMap = new HashMap();

public void addValue(final String key, final int value)

{

valueMap.put(key, Integer.valueOf(value));

}

public int getValue(final String key)

{

return valueMap.get(key).intValue();

}

}

public abstract class AbstractExpression

{

public abstract int interpreter(Context context);

}

public class AddNonterminalExpression extends AbstractExpression

{

private final AbstractExpression left;

private final AbstractExpression right;

public AddNonterminalExpression(final AbstractExpression left, final AbstractExpression right)

{

this.left = left;

this.right = right;

}

@Override

public int interpreter(final Context context)

{

return this.left.interpreter(context) + this.right.interpreter(context);

}

}

public class DivisionNonterminalExpression extends AbstractExpression

{

private final AbstractExpression left;

private final AbstractExpression right;

public DivisionNonterminalExpression(final AbstractExpression left, final AbstractExpression right)

{

this.left = left;

this.right = right;

}

@Override

public int interpreter(final Context context)

{

final int value = this.right.interpreter(context);

if (value != 0)

{

return this.left.interpreter(context) / value;

}

return -1111;

}

}

public class MultiplyNonterminalExpression extends AbstractExpression

{

private final AbstractExpression left;

private final AbstractExpression right;

public MultiplyNonterminalExpression(final AbstractExpression left, final AbstractExpression right)

{

this.left = left;

this.right = right;

}

@Override

public int interpreter(final Context context)

{

return this.left.interpreter(context) * this.right.interpreter(context);

}

}

public class SubtractNonterminalExpression extends AbstractExpression

{

private final AbstractExpression left;

private final AbstractExpression right;

public SubtractNonterminalExpression(final AbstractExpression left, final AbstractExpression right)

{

this.left = left;

this.right = right;

}

@Override

public int interpreter(final Context context)

{

return this.left.interpreter(context) - this.right.interpreter(context);

}

}

public class TerminalExpression extends AbstractExpression

{

private final int i;

public TerminalExpression(final int i)

{

this.i = i;

}

@Override

public int interpreter(final Context context)

{

return this.i;

}

}

public class Client

{

//(a*b)/(a-b+2)

public static void main(final String[] args)

{

final Context context = new Context();

context.addValue("a", 7);

context.addValue("b", 8);

context.addValue("c", 2);

final MultiplyNonterminalExpression multiplyValue = new MultiplyNonterminalExpression(new TerminalExpression(

context.getValue("a")), new TerminalExpression(context.getValue("b")));

final SubtractNonterminalExpression subtractValue = new SubtractNonterminalExpression(new TerminalExpression(

context.getValue("a")), new TerminalExpression(context.getValue("b")));

final AddNonterminalExpression addValue = new AddNonterminalExpression(subtractValue, new TerminalExpression(

context.getValue("c")));

final DivisionNonterminalExpression divisionValue = new DivisionNonterminalExpression(multiplyValue, addValue);

System.out.println(divisionValue.interpreter(context));

}

}

结果:

56

优点:

解释器是一个简单语法分析工具,它最显著的优点就是扩展性,修改语法规则只要修改相应的非终结符表达式就可以了,若扩展语法,则只要增加非终结符类就可以了。

缺点:

解释器模式会引起类膨胀,每个语法都要产生一个非终结符表达式,语法规则比较复杂时,可能产生大量的类文件,难以维护。

解释器模式采用递归调用方法,它导致调试非常复杂。

解释器由于使用了大量的循环和递归,所以当用于解析复杂、冗长的语法时,效率是难以忍受的

注意事项:

尽量不要在重要模块中使用解释器模式,因为维护困难。在项目中,可以使用shell,JRuby,Groovy等脚本语言来代替解释器模式。