深入理解Java设计模式之解释器模式

一、什么是解释器模式

定义：给定一个语言，定义一个文法的一种表示， 并定义一个解释器， 这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。

解释器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。

二、解释器模式的使用场景

1.当有一个语言需要解释执行，并且你可将该语言中的句子表示为一个抽象语法树，可以使用解释器模式。而当存在以下情况时该模式效果最好

2.该文法的类层次结构变得庞大而无法管理。此时语法分析程序生成器这样的工具是最好的选择。他们无需构建抽象语法树即可解释表达式，这样可以节省空间而且还可能节省时间。

3.效率不是一个关键问题，最高效的解释器通常不是通过直接解释语法分析树实现的，而是首先将他们装换成另一种形式，例如，正则表达式通常被装换成状态机，即使在这种情况下，转换器仍可用解释器模式实现，该模式仍是有用的

三、解释器模式的优缺点

优点：

1. 可以很容易地改变和扩展方法， 因为该模式使用类来表示方法规则， 你可以使用继承来改变或扩展该方法。

2.也比较容易实现方法， 因为定义抽象语法树总各个节点的类的实现大体类似， 这些类都易于直接编写。

3.解释器模式就是将一句话，转变为实际的命令程序执行而已。 而不用解释器模式本身也可以分析， 但通过继承抽象表达式的方式， 由于依赖转置原则， 使得文法的扩展和维护都带来的方便。

缺点：

解释器模式为方法中的每一条规则至少定义了一个类， 因此包含许多规则的方法可能难以管理和维护。 因此当方法非常复杂时， 使用其他的技术如 语法分析程序 或 编译器生成器来处理。

四、解释器模式的实现

音乐解释器

演奏内容类（context）

//演奏内容类（context）
class playcontext
{
    //演奏文本
    private string text;
    public string playtext
    {
        get { return text; }
        set { text = value; }
    }
}

表达式类（abstractexpression）

//表达式类（abstractexpression）
abstract class expression
{
    //解释器
    public void interpret(playcontext context)
    {
        if (context.playtext.length == 0) return;
        string playkey = context.playtext.substring(0, 1);
        context.playtext = context.playtext.substring(2);
        double playvalue = convert.todouble(context.playtext.substring(0, context.playtext.indexof(" ")));
        context.playtext = context.playtext.substring(context.playtext.indexof(" ") + 1);
         excute(playkey, playvalue);
    }
    //执行
    public abstract void excute(string key, double value);
}

音符类(terminaexperssion)

//音符类(terminaexperssion)
class note : expression
{
    public override void excute(string key, double value)
    {
        string note = "";
        switch (key)
        {
            case "c":
                note = "1";
                break;
            case "d":
                note = "2";
                break;
            case "e":
                note = "3";
                break;
            case "f":
                note = "4";
                break;
            case "g":
                note = "5";
                break;
            case "a":
                note = "6";
                break;
            case "b":
                note = "7";
                break;
        }
     }
}
//音符类(terminaexperssion)
class scale : expression
{
    public override void excute(string key, double value)
    {
        string scale = "";
        switch ((int)value)
        {
            case 1:
                scale = "低音";
                break;
            case 2:
                scale = "中音";
                break;
            case 3:
                scale = "高音";
                break;
        }
     }
}

客户端代码

class program
{
    //客户端代码
    static void main(string[] args)
    {
        playcontext context = new playcontext();
        context.playtext = "o 2 e 0.5 g 0.5 a 3 e 0.5";
        expression expression = null;
        try
        {
            while (context.playtext.length > 0)
            {
                string str = context.playtext.substring(0, 1);
                switch (str)
                {
                    case "o":
                        expression = new scale();
                        break;
                    case "p"://当首字母为cdefgab及休止符p时，实例化音符
                        expression = new note();
                        break;
                }
                expression.interpret(context);
            }
        }
        catch (exception )
        {
             throw;
        }
         console.read();
    }
}

总结

本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注的更多内容！