1.定義
給分析對象定義一個語言和二，并定義該語言的文法表示缔赠，再設(shè)計一個解析器來解釋語言中的句子缩功。也就是說夕膀，用編譯語言的方式來分析應(yīng)用中的實例果善。這種模式實現(xiàn)了文法表達式處理的接口诊笤，該接口解釋一個特定的上下文
這里提到的文法和句子的概念同編譯原理中的描述相同，“文法”指語言的語法規(guī)則巾陕，而“句子”是語言集中的元素讨跟。例如，漢語中的句子有很多鄙煤，“我是中國人”是其中的一個句子晾匠，可以用一棵語法樹來直觀地描述語言中的句子
2.優(yōu)缺點
其主要優(yōu)點如下:
- 擴展性好。由于在解釋器模式中使用類來表示語言的文法規(guī)則梯刚，因此可以通過繼承等機制來改變或擴展文法凉馆。
- 容易實現(xiàn)。在語法樹中的每個表達式節(jié)點類都是相似的，所以實現(xiàn)其文法較為容易澜共。
主要缺點如下:
- 執(zhí)行效率較低向叉。解釋器模式中通常使用大量的循環(huán)和遞歸調(diào)用，當(dāng)要解釋的句子較復(fù)雜時嗦董，其運行速度很慢母谎，且代碼的調(diào)試過程也比較麻煩。
- 會引起類膨脹京革。解釋器模式中的每條規(guī)則至少需要定義一個類奇唤，當(dāng)包含的文法規(guī)則很多時，類的個數(shù)將急劇增加匹摇，導(dǎo)致系統(tǒng)難以管理與維護咬扇。
- 可應(yīng)用的場景比較少。在軟件開發(fā)中廊勃，需要定義語言文法的應(yīng)用實例非常少冗栗，所以這種模式很少被使用到
3.結(jié)構(gòu)
解釋器模式常用于對簡單語言的編譯或分析實例中，為了掌握好它的結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)供搀，必須先了解編譯原理中的“文法隅居、句子、語法樹”等相關(guān)概念葛虐。
1) 文法
文法是用于描述語言的語法結(jié)構(gòu)的形式規(guī)則胎源。沒有規(guī)矩不成方圓，例如屿脐，有些人認(rèn)為完美愛情的準(zhǔn)則是“相互吸引涕蚤、感情專一、任何一方都沒有戀愛經(jīng)歷”的诵，雖然最后一條準(zhǔn)則較苛刻万栅，但任何事情都要有規(guī)則，語言也一樣西疤，不管它是機器語言還是自然語言烦粒，都有它自己的文法規(guī)則。例如代赁，中文中的“句子”的文法如下扰她。
〈句子〉::=〈主語〉〈謂語〉〈賓語〉
〈主語〉::=〈代詞〉|〈名詞〉
〈謂語〉::=〈動詞〉
〈賓語〉::=〈代詞〉|〈名詞〉
〈代詞〉你|我|他
〈名詞〉7大學(xué)生I筱霞I英語
〈動詞〉::=是|學(xué)習(xí)
注：這里的符號“::=”表示“定義為”的意思，用“〈”和“〉”括住的是非終結(jié)符芭碍，沒有括住的是終結(jié)符徒役。
2) 句子
句子是語言的基本單位，是語言集中的一個元素窖壕，它由終結(jié)符構(gòu)成忧勿，能由“文法”推導(dǎo)出杉女。例如，上述文法可以推出“我是大學(xué)生”鸳吸，所以它是句子宠纯。
3) 語法樹
語法樹是句子結(jié)構(gòu)的一種樹型表示，它代表了句子的推導(dǎo)結(jié)果层释，它有利于理解句子語法結(jié)構(gòu)的層次婆瓜。圖 1 所示是“我是大學(xué)生”的語法樹。
解釋器模式的結(jié)構(gòu)與組合模式相似贡羔，不過其包含的組成元素比組合模式多廉白，而且組合模式是對象結(jié)構(gòu)型模式，而解釋器模式是類行為型模式
解釋器模式包含以下主要角色:
-
抽象表達式（
Abstract Expression）角色：定義解釋器的接口乖寒，約定解釋器的解釋操作猴蹂，主要包含解釋方法 interpret()。 -
終結(jié)符表達式（
Terminal Expression）角色：是抽象表達式的子類楣嘁，用來實現(xiàn)文法中與終結(jié)符相關(guān)的操作磅轻，文法中的每一個終結(jié)符都有一個具體終結(jié)表達式與之相對應(yīng)。 -
非終結(jié)符表達式（
Nonterminal Expression）角色：也是抽象表達式的子類逐虚，用來實現(xiàn)文法中與非終結(jié)符相關(guān)的操作聋溜，文法中的每條規(guī)則都對應(yīng)于一個非終結(jié)符表達式。 -
環(huán)境（
Context）角色：通常包含各個解釋器需要的數(shù)據(jù)或是公共的功能叭爱，一般用來傳遞被所有解釋器共享的數(shù)據(jù)撮躁，后面的解釋器可以從這里獲取這些值。 -
客戶端（
Client）：主要任務(wù)是將需要分析的句子或表達式轉(zhuǎn)換成使用解釋器對象描述的抽象語法樹买雾，然后調(diào)用解釋器的解釋方法把曼，當(dāng)然也可以通過環(huán)境角色間接訪問解釋器的解釋方法。
4.示例代碼
/*文法規(guī)則
<expression> ::= <city>的<person>
<city> ::= 韶關(guān)|廣州
<person> ::= 老人|婦女|兒童
*/
public class InterpreterPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
Context bus = new Context();
bus.freeRide("韶關(guān)的老人");
bus.freeRide("韶關(guān)的年輕人");
bus.freeRide("廣州的婦女");
bus.freeRide("廣州的兒童");
bus.freeRide("山東的兒童");
}
}
//抽象表達式類
interface Expression {
public boolean interpret(String info);
}
//終結(jié)符表達式類
class TerminalExpression implements Expression {
private Set<String> set = new HashSet<String>();
public TerminalExpression(String[] data) {
for (int i = 0; i < data.length; i++) set.add(data[i]);
}
public boolean interpret(String info) {
if (set.contains(info)) {
return true;
}
return false;
}
}
//非終結(jié)符表達式類
class AndExpression implements Expression {
private Expression city = null;
private Expression person = null;
public AndExpression(Expression city, Expression person) {
this.city = city;
this.person = person;
}
public boolean interpret(String info) {
String s[] = info.split("的");
return city.interpret(s[0]) && person.interpret(s[1]);
}
}
//環(huán)境類
class Context {
private String[] citys = {"韶關(guān)", "廣州"};
private String[] persons = {"老人", "婦女", "兒童"};
private Expression cityPerson;
public Context() {
Expression city = new TerminalExpression(citys);
Expression person = new TerminalExpression(persons);
cityPerson = new AndExpression(city, person);
}
public void freeRide(String info) {
boolean ok = cityPerson.interpret(info);
if (ok) System.out.println("您是" + info + "漓穿，您本次乘車免費嗤军！");
else System.out.println(info + "，您不是免費人員晃危，本次乘車扣費2元叙赚！");
}
}
執(zhí)行結(jié)果如下：
您是韶關(guān)的老人，您本次乘車免費山害！
韶關(guān)的年輕人纠俭，您不是免費人員，本次乘車扣費2元浪慌！
您是廣州的婦女，您本次乘車免費朴则！
您是廣州的兒童权纤，您本次乘車免費钓简！
山東的兒童，您不是免費人員汹想，本次乘車扣費2元外邓！
5.應(yīng)用場景
- 當(dāng)語言的文法較為簡單，且執(zhí)行效率不是關(guān)鍵問題時古掏。
- 當(dāng)問題重復(fù)出現(xiàn)损话，且可以用一種簡單的語言來進行表達時。
- 當(dāng)一個語言需要解釋執(zhí)行槽唾，并且語言中的句子可以表示為一個抽象語法樹的時候丧枪，如 XML 文檔解釋。
注意：解釋器模式在實際的軟件開發(fā)中使用比較少庞萍，因為它會引起效率拧烦、性能以及維護等問題。如果碰到對表達式的解釋钝计，在
Java中可以用Expression4J或Jep等來設(shè)計恋博。
