Java描述設計模式(14)：解釋器模式

本文源碼：GitHub·點這里 || GitEE·點這里

一、解釋器模式

1、基礎概念

解釋器模式是對象的行為模式。給定一個語言之后，解釋器模式可以定義出其文法的一種表示，并同時提供一個解釋器。客戶端可以使用這個解釋器來解釋這個語言中的表達式。

2、模式圖解

3、核心角色

(1)、抽象表達式

Express：聲明具體表達式角色需要實現的抽象接口，該接口主要提供一個interpret()方法，稱做解釋操作。

(2)、終結符表達式

TerminalExpress：實現抽象表達式角色接口，主要是一個interpret()方法；每個終結符都有一個具體終結表達式與之相對應。比如解析c=a+b，a和b是終結符，解析a和b的解釋器就是終結符表達式。

(3)、非終結符表達式

NotTerminalExpress：每一條規則都需要一個具體的非終結符表達式用來銜接，一般是指運算符或者邏輯判斷，比如c=a+b，“+"就是非終結符，解析“+”的解釋器就是一個非終結符表達式。

(4)、環境容器

DataMap：一般是用來存放各個終結符所對應的具體值，比如c=a+b轉換為c=1+2。這些信息需要一個存放環境。

4、源代碼實現

• 類圖結構

• 源碼實現

  public class C01_InScene {
  public static void main(String[] args) {
      DataMap dataMap = new DataMap();
      TerminalExpress terminalExpress1 = new TerminalExpress("num1");
      TerminalExpress terminalExpress2 = new TerminalExpress("num2");
      TerminalExpress terminalExpress3 = new TerminalExpress("num3");
      dataMap.putData(terminalExpress1, 1);
      dataMap.putData(terminalExpress2, 2);
      dataMap.putData(terminalExpress3, 3);
      // 1+2-3 = 0
      System.out.println(new Minus(
                         new Add(terminalExpress1,terminalExpress2), terminalExpress3)
                         .interpret(dataMap));
  }
  }
  // 解釋器接口
  interface Express {
  Integer interpret(DataMap dataMap) ;
  }
  // 非終結符表達式
  abstract class NotTerminalExpress implements Express {
  Express express1,express2;
  public NotTerminalExpress(Express express1, Express express2){
      this.express1 = express1;
      this.express2 = express2;
  }
  }
  // 終結符表達式: 1+2 終結符： 1 和 2
  class TerminalExpress implements Express {
  public String field ;
  public TerminalExpress (String field){
      this.field = field ;
  }
  @Override
  public Integer interpret(DataMap dataMap) {
      return dataMap.getData(this);
  }
  }
  // 加法表達式
  class Add extends NotTerminalExpress {
  public Add (Express e1, Express e2) {
      super(e1, e2);
  }
  // 將兩個表達式相減
  @Override
  public Integer interpret(DataMap context) {
      return this.express1.interpret(context) + this.express2.interpret(context);
  }
  }
  // 減法表達式
  class Minus extends NotTerminalExpress {
  public Minus (Express e1, Express e2) {
      super(e1, e2);
  }
  // 將兩個表達式相減
  @Override
  public Integer interpret(DataMap context) {
      return this.express1.interpret(context) - this.express2.interpret(context);
  }
  }
  // 數據容器
  class DataMap {
  private Map<Express,Integer> dataMap = new HashMap<>() ;
  public void putData (Express key,Integer value){
      dataMap.put(key,value) ;
  }
  public Integer getData (Express key){
      return dataMap.get(key) ;
  }
  }

二、Spring框架應用

1、源碼案例

import org.springframework.expression.Expression;
import org.springframework.expression.spel.standard.SpelExpressionParser;
public class SpringTest {
    public static void main(String[] args) {
        SpelExpressionParser parser = new SpelExpressionParser () ;
        Expression expression = parser.parseExpression("(1+3-2)*3") ;
        Integer result = (Integer)expression.getValue() ;
        System.out.println("result="+result);
    }
}

2、代碼分析

(1)Expression結構

表達式接口：具有不同的實現類。

interface Expression
class CompositeStringExpression implements Expression
class LiteralExpression implements Expression
class SpelExpression implements Expression

核心方法：

Object getValue() throws EvaluationException;

(2)SpelExpressionParser結構

SpelExpressionParser extends TemplateAwareExpressionParser
TemplateAwareExpressionParser implements ExpressionParser
interface ExpressionParser

(3)ExpressionParser接口

public interface ExpressionParser {
    Expression parseExpression(String var1) ;
    Expression parseExpression(String var1, ParserContext var2) ;
}

(4)Expression獲取

根據不同的條件獲取不同的Expression對象。這里產生類的依賴關系。

源碼位置：TemplateAwareExpressionParser

public Expression parseExpression(String expressionString, 
                                  ParserContext context) 
                                  throws ParseException {
        if (context == null) {
            context = NON_TEMPLATE_PARSER_CONTEXT;
        }
        return context.isTemplate() ? 
        this.parseTemplate(expressionString, context) : 
        this.doParseExpression(expressionString, context);
    }

三、模式總結

• 場景

編譯器、運算符表達式、正則表達式、機器人等。

• 優點

當有一個表達式或者語言需要解釋執行，該場景下的內容可以考慮使用解釋器模式，使程序具有良好的擴展性。

• 缺點

解釋器模式會引起類膨脹，會導致程序執行和調試非常復雜，不容易理解。

四、源代碼地址

GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent