设计模式(22)——解释器模式

发布时间:2017-5-29 6:21:18 编辑:www.fx114.net 分享查询网我要评论
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解释器模式   一、定义: 给定一种语言,定义他的文法的一种表示,并定义一个解释器,该解释器使用该表示来解释语言中句子。 二、结构 2.1、类图 2.2、角色组成 ·抽象解释器:声明一个所有具体表达式都要实现的抽象接口(或者抽象类),接口中主要是一个interpret()方法,称为解释操作。具体解释任务由它的各个实现类来完成,具体的解释器分别由终结符解释器TerminalExpression和非终结符解释器NonterminalExpression完成。 ·终结符表达式:实现与文法中的元素相关联的解释操作,通常一个解释器模式中只有一个终结符表达式,但有多个实例,对应不同的终结符。终结符一半是文法中的运算单元,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。                                 ·非终结符表达式:文法中的每条规则对应于一个非终结符表达式,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。非终结符表达式根据逻辑的复杂程度而增加,原则上每个文法规则都对应一个非终结符表达式。 ·环境角色: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。 三、例子 计算(a*b)/(a-b+2) 抽象解释器 [java] view plaincopyprint? public abstract class AbstractExpression   {       public abstract int interpreter(Context context);   }   终结符表达式 [java] view plaincopyprint? public class TerminalExpression extends AbstractExpression   {       private final int i;          public TerminalExpression(final int i)       {           this.i = i;       }          @Override       public int interpreter(final Context context)       {           return this.i;       }      }   环境角色 [java] view plaincopyprint? import java.util.HashMap;   import java.util.Map;      public class Context {       private final Map<String, Integer> valueMap = new HashMap<String, Integer>();          public void addValue(final String key, final int value) {           valueMap.put(key, Integer.valueOf(value));       }          public int getValue(final String key) {           return valueMap.get(key).intValue();       }   }   非终结符表达式  加 [java] view plaincopyprint? public class AddNonterminalExpression extends AbstractExpression   {       private final AbstractExpression left;       private final AbstractExpression right;          public AddNonterminalExpression(final AbstractExpression left, final AbstractExpression right)       {           this.left = left;           this.right = right;       }          @Override       public int interpreter(final Context context)       {           return this.left.interpreter(context) + this.right.interpreter(context);       }      }   非终结符表达式  减 [java] view plaincopyprint? public class SubtractNonterminalExpression extends AbstractExpression   {       private final AbstractExpression left;       private final AbstractExpression right;          public SubtractNonterminalExpression(final AbstractExpression left, final AbstractExpression right)       {           this.left = left;           this.right = right;       }          @Override       public int interpreter(final Context context)       {           return this.left.interpreter(context) - this.right.interpreter(context);       }   }   非终结符表达式  乘 [java] view plaincopyprint? public class MultiplyNonterminalExpression extends AbstractExpression   {       private final AbstractExpression left;       private final AbstractExpression right;          public MultiplyNonterminalExpression(final AbstractExpression left, final AbstractExpression right)       {           this.left = left;           this.right = right;       }          @Override       public int interpreter(final Context context)       {           return this.left.interpreter(context) * this.right.interpreter(context);       }      }   非终结符表达式  除 [java] view plaincopyprint? public class DivisionNonterminalExpression extends AbstractExpression   {       private final AbstractExpression left;       private final AbstractExpression right;          public DivisionNonterminalExpression(final AbstractExpression left, final AbstractExpression right)       {           this.left = left;           this.right = right;       }          @Override       public int interpreter(final Context context)       {           final int value = this.right.interpreter(context);           if (value != 0)           {               return this.left.interpreter(context) / value;           }           return -1111;       }      }   Client [java] view plaincopyprint? public class Client {       //(a*b)/(a-b+2)       public static void main(final String[] args) {           final Context context = new Context();           context.addValue("a", 7);           context.addValue("b", 8);           context.addValue("c", 2);              final MultiplyNonterminalExpression multiplyValue = new MultiplyNonterminalExpression(                   new TerminalExpression(context.getValue("a")),                   new TerminalExpression(context.getValue("b")));              final SubtractNonterminalExpression subtractValue = new SubtractNonterminalExpression(                   new TerminalExpression(context.getValue("a")),                   new TerminalExpression(context.getValue("b")));              final AddNonterminalExpression addValue = new AddNonterminalExpression(                   subtractValue, new TerminalExpression(context.getValue("c")));              final DivisionNonterminalExpression divisionValue = new DivisionNonterminalExpression(                   multiplyValue, addValue);              System.out.println(divisionValue.interpreter(context));       }   }   结果56  四、解释器模式的优缺点 4.1、优点: 解释器是一个简单语法分析工具,它最显著的优点就是扩展性,修改语法规则只要修改相应的非终结符表达式就可以了,若扩展语法,则只要增加非终结符类就可以了。 4.2、缺点: 解释器模式会引起类膨胀,每个语法都要产生一个非终结符表达式,语法规则比较复杂时,可能产生大量的类文件,难以维护。 解释器模式采用递归调用方法,它导致调试非常复杂。 解释器由于使用了大量的循环和递归,所以当用于解析复杂、冗长的语法时,效率是难以忍受的  五、适用场景         在以下情况下可以使用解释器模式: ·有一个简单的语法规则,比如一个sql语句,如果我们需要根据sql语句进行rm转换,就可以使用解释器模式来对语句进行解释。 ·一些重复发生的问题,比如加减乘除四则运算,但是公式每次都不同,有时是a+b-c*d,有时是a*b+c-d,等等等等个,公式千变万化,但是都是由加减乘除四个非终结符来连接的,这时我们就可以使用解释器模式。          解释器模式真的是一个比较少用的模式,因为对它的维护实在是太麻烦了,想象一下,一坨一坨的非终结符解释器,假如不是事先对文法的规则了如指掌,或者是文法特别简单,则很难读懂它的逻辑。解释器模式在实际的系统开发中使用的很少,因为他会引起效率、性能以及维护等问题。在项目中,可以使用shell,JRuby,Groovy等脚本语言来代替解释器模式。

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