行为型-解释器模式

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。

UML

 

• 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。

实例

1.让一个表达式a经过PlusExpression解释器处理后使该表达式+1，经过MinusExpression解释器处理后使该表达式-1。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Client {
    public static void main(String []args) {
        String inputExpr = "10";
        Context context = new Context(inputExpr);
        List list = new ArrayList();

        list.add(new PlusExpression());
        list.add(new PlusExpression());
        list.add(new MinusExpression());
        list.add(new MinusExpression());
        list.add(new MinusExpression());

        for (int i=0;i<list.size();i++) {
          AbstractExpression expression = (AbstractExpression)list.get(i);
          expression.interpret(context);
        }
        
        System.out.println(context.getOutput());
    }
}


/**
* Context
*
*/
class Context {
    private String input;
    private int output;

    public Context (String input) {
        this. input = input;
    }

    public String getInput() {
        return input;
    }

    public void setInput(String input) {
        this.input = input;
    }

    public int getOutput() {
        return output;
    }

    public void setOutput(int output) {
        this.output = output;
    }
}


/**
* Expression & subclass
*
*/
abstract class AbstractExpression {
    public abstract void interpret(Context context);
}

class PlusExpression extends AbstractExpression {
    public void interpret(Context context) {
        System.out.println("PlusExpression ++");
        String input = context.getInput();
        int parsedResult = Integer.parseInt(input);
        parsedResult ++;
        context.setInput(String.valueOf(parsedResult));
        context.setOutput(parsedResult);
    }
}

class MinusExpression extends AbstractExpression {
    public void interpret(Context context) {
        System.out.println("PlusExpression --");
        String input = context.getInput();
        int parsedResult = Integer.parseInt(input);
        parsedResult --;
        context.setInput(String.valueOf(parsedResult));
        context.setOutput(parsedResult);
    }
}

 

优点

  解释器是一个简单的语法分析工具，它最显著的优点就是扩展性，修改语法规则只需要修改相应的非终结符就可以了，若扩展语法，只需要增加非终结符类就可以了

缺点

  但是，解释器模式会引起类的膨胀，每个语法都需要产生一个非终结符表达式，语法规则比较复杂时，就可能产生大量的类文件，为维护带来非常多的麻烦。同时，由于采用递归调用方法，每个非终结符表达式只关心与自己相关的表达式，每个表达式需要知道最终的结果，必须通过递归方式，无论是面向对象的语言还是面向过程的语言，递归都是一个不推荐的方式。由于使用了大量的循环和递归，效率是一个不容忽视的问题。特别是用于解释一个解析复杂、冗长的语法时，效率是难以忍受的。

使用场景

• 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。

注意事项

       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。

 

 最佳实践

      解释器模式在实际的系统开发中使用的非常少，因为它会引起效率、性能以及维护等问题，一般在大中型的框架型项目能够找到它的身影，比如一些数据分析工具、报表设计工具、科学计算工具等等，若你确实遇到“一种特定类型的问题发生的频率足够高”的情况，准备使用解释器模式时，可以考虑一下Expression4J、MESP（Math Expression String Parser）、Jep等开源的解析工具包（这三个开源产品都可以百度、Google中搜索到，请读者自行查询），功能都异常强大，而且非常容易使用，效率也还不错，实现大多数的数学运算完全没有问题，自己没有必要从头开始编写解释器，有人已经建立了一条康庄大道，何必再走自己的泥泞小路呢？

以上代码大都来自http://blog.chinaunix.net/uid-20384806-id-1954236.html

说明部分摘自http://blog.csdn.net/zhengzhb/article/details/7666020