23種設計模式（14）：解釋器模式

定義：給定一種語言，定義他的文法的一種表示，並定義一個解釋器，該解釋器使用該表示來解釋語言中句子。

類型：行爲類模式

類圖：

解釋器模式是一個比較少用的模式，本人以前也沒有用過這個模式。下面咱們就來一塊兒看一下解釋器模式。

 

解釋器模式的結構

• 抽象解釋器：聲明一個全部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，稱爲解釋操做。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做，一般一個解釋器模式中只有一個終結符表達式，但有多個實例，對應不一樣的終結符。終結符一半是文法中的運算單元，好比有一個簡單的公式R=R1+R2，在裏面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於一個非終結符表達式，非終結符表達式通常是文法中的運算符或者其餘關鍵字，好比公式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複雜程度而增長，原則上每一個文法規則都對應一個非終結符表達式。
• 環境角色：這個角色的任務通常是用來存放文法中各個終結符所對應的具體值，好比R=R1+R2，咱們給R1賦值100，給R2賦值200。這些信息須要存放到環境角色中，不少狀況下咱們使用Map來充當環境角色就足夠了。

代碼實現

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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須要根據具體的狀況來實現，所以在代碼中沒有體現。抽象表達式是生成語法集合的關鍵，每一個非終結符表達式解釋一個最小的語法單元，而後經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，它最顯著的優勢就是擴展性，修改語法規則只須要修改相應的非終結符就能夠了，若擴展語法，只須要增長非終結符類就能夠了。

可是，解釋器模式會引發類的膨脹，每一個語法都須要產生一個非終結符表達式，語法規則比較複雜時，就可能產生大量的類文件，爲維護帶來很是多的麻煩。同時，因爲採用遞歸調用方法，每一個非終結符表達式只關心與本身相關的表達式，每一個表達式須要知道最終的結果，必須經過遞歸方式，不管是面向對象的語言仍是面向過程的語言，遞歸都是一個不推薦的方式。因爲使用了大量的循環和遞歸，效率是一個不容忽視的問題。特別是用於解釋一個解析複雜、冗長的語法時，效率是難以忍受的。

 

解釋器模式的適用場景

在如下狀況下可使用解釋器模式：

• 有一個簡單的語法規則，好比一個sql語句，若是咱們須要根據sql語句進行rm轉換，就可使用解釋器模式來對語句進行解釋。
• 一些重複發生的問題，好比加減乘除四則運算，可是公式每次都不一樣，有時是a+b-c*d，有時是a*b+c-d，等等等等個，公式變幻無窮，可是都是由加減乘除四個非終結符來鏈接的，這時咱們就可使用解釋器模式。

注意事項

解釋器模式真的是一個比較少用的模式，由於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瞭如指掌，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不多，由於他會引發效率、性能以及維護等問題。