23種設計模式（15）java解釋器模式

23種設計模式第十五篇：java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，原則上每個文法規則都對應一個非終結符表達式。

環境角色：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境角色中，很多情況下我們使用Map來充當環境角色就足夠了。

代碼實現

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<Expression> stack = new Stack<Expression>(); 
   for(int i=0;i<charArray.length;i++){ 
    //進行語法判斷，遞歸調用 
   } 
   Expression exp = stack.pop(); 
   exp.interpreter(ctx); 
  } 
 }

        文法遞歸的代碼部分需要根據具體的情況來實現，因此在代碼中沒有體現。抽象表達式是生成語法集合的關鍵，每個非終結符表達式解釋一個最小的語法單元，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。

解釋器模式的優缺點

        解釋器是一個簡單的語法分析工具，它最顯著的優點就是擴展性，修改語法規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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