JAVA设计模式之解释器模式详解
在阎宏博士的《java与模式》一书中开头是这样描述解释器（interpreter）模式的：
解释器模式是类的行为模式。给定一个语言之后，解释器模式可以定义出其文法的一种表示，并同时提供一个解释器。客户端可以使用这个解释器来解释这个语言中的句子。
解释器模式的结构
下面就以一个示意性的系统为例，讨论解释器模式的结构。系统的结构图如下所示：
模式所涉及的角色如下所示：
（1）抽象表达式(expression)角色：声明一个所有的具体表达式角色都需要实现的抽象接口。这个接口主要是一个interpret()方法，称做解释操作。
（2）终结符表达式(terminal expression)角色：实现了抽象表达式角色所要求的接口，主要是一个interpret()方法；文法中的每一个终结符都有一个具体终结表达式与之相对应。比如有一个简单的公式r=r1+r2，在里面r1和r2就是终结符，对应的解析r1和r2的解释器就是终结符表达式。
（3）非终结符表达式(nonterminal expression)角色：文法中的每一条规则都需要一个具体的非终结符表达式，非终结符表达式一般是文法中的运算符或者其他关键字，比如公式r=r1+r2中，“+"就是非终结符，解析“+”的解释器就是一个非终结符表达式。
（4）环境(context)角色：这个角色的任务一般是用来存放文法中各个终结符所对应的具体值，比如r=r1+r2，我们给r1赋值100，给r2赋值200。这些信息需要存放到环境角色中，很多情况下我们使用map来充当环境角色就足够了。
为了说明解释器模式的实现办法，这里给出一个最简单的文法和对应的解释器模式的实现，这就是模拟java语言中对布尔表达式进行操作和求值。
在这个语言中终结符是布尔变量，也就是常量true和false。非终结符表达式包含运算符and，or和not等布尔表达式。这个简单的文法如下：
expression ::= constant | variable | or | and | not
and ::= expression 'and' expression
or ::= expression 'or' expression
not ::= 'not' expression
variable ::= 任何标识符
constant ::= 'true' | 'false'
解释器模式的结构图如下所示：
源代码
抽象表达式角色
public abstract class expression {
/**
* 以环境为准，本方法解释给定的任何一个表达式
*/
public abstract boolean interpret(context ctx);
/**
* 检验两个表达式在结构上是否相同
*/
public abstract boolean equals(object obj);
/**
* 返回表达式的hash code
*/
public abstract int hashcode();
/**
* 将表达式转换成字符串
*/
public abstract string tostring();
}
一个constant对象代表一个布尔常量
public class constant extends expression{
private boolean value;
public constant(boolean value){
this.value = value;
}
@override
public boolean equals(object obj) {
if(obj != null && obj instanceof constant){
return this.value == ((constant)obj).value;
}
return false;
}
@override
public int hashcode() {
return this.tostring().hashcode();
}
@override
public boolean interpret(context ctx) {
return value;
}
@override
public string tostring() {
return new boolean(value).tostring();
}
}
一个variable对象代表一个有名变量
public class variable extends expression {
private string name;
public variable(string name){
this.name = name;
}
@override
public boolean equals(object obj) {
if(obj != null && obj instanceof variable)
{
return this.name.equals(
((variable)obj).name);
}
return false;
}
@override
public int hashcode() {
return this.tostring().hashcode();
}
@override
public string tostring() {
return name;
}
@override
public boolean interpret(context ctx) {
return ctx.lookup(this);
}
}
代表逻辑“与”操作的and类，表示由两个布尔表达式通过逻辑“与”操作给出一个新的布尔表达式的操作
public class and extends expression {
private expression left,right;
public and(expression left , expression right){
this.left = left;
this.right = right;
}
@override
public boolean equals(object obj) {
if(obj != null && obj instanceof and)
{
return left.equals(((and)obj).left) &&
right.equals(((and)obj).right);
}
return false;
}
@override
public int hashcode() {
return this.tostring().hashcode();
}
@override
public boolean interpret(context ctx) {
return left.interpret(ctx) && right.interpret(ctx);
}
@override
public string tostring() {
return "(" + left.tostring() + " and " + right.tostring() + ")";
}
}
代表逻辑“或”操作的or类，代表由两个布尔表达式通过逻辑“或”操作给出一个新的布尔表达式的操作
public class or extends expression {
private expression left,right;
public or(expression left , expression right){
this.left = left;
this.right = right;
}
@override
public boolean equals(object obj) {
if(obj != null && obj instanceof or)
{
return this.left.equals(((or)obj).left) && this.right.equals(((or)obj).right);
}
return false;
}
@override
public int hashcode() {
return this.tostring().hashcode();
}
@override
public boolean interpret(context ctx) {
return left.interpret(ctx) || right.interpret(ctx);
}
@override
public string tostring() {
return "(" + left.tostring() + " or " + right.tostring() + ")";
}
}
代表逻辑“非”操作的not类，代表由一个布尔表达式通过逻辑“非”操作给出一个新的布尔表达式的操作
public class not extends expression {
private expression exp;
public not(expression exp){
this.exp = exp;
}
@override
public boolean equals(object obj) {
if(obj != null && obj instanceof not)
{
return exp.equals(
((not)obj).exp);
}
return false;
}
@override
public int hashcode() {
return this.tostring().hashcode();
}
@override
public boolean interpret(context ctx) {
return !exp.interpret(ctx);
}
@override
public string tostring() {
return "(not " + exp.tostring() + ")";
}
}
环境(context)类定义出从变量到布尔值的一个映射
public class context {
private map<variable,boolean> map = new hashmap<variable,boolean>();
public void assign(variable var , boolean value){
map.put(var, new boolean(value));
}
public boolean lookup(variable var) throws illegalargumentexception{
boolean value = map.get(var);
if(value == null){
throw new illegalargumentexception();
}
return value.booleanvalue();
}
}
客户端类
public class client {
public static void main(string[] args) {
context ctx = new context();
variable x = new variable("x");
variable y = new variable("y");
constant c = new constant(true);
ctx.assign(x, false);
ctx.assign(y, true);
expression exp = new or(new and(c,x) , new and(y,new not(x)));
system.out.println("x=" + x.interpret(ctx));
system.out.println("y=" + y.interpret(ctx));
system.out.println(exp.tostring() + "=" + exp.interpret(ctx));
}
}
运行结果如下：