聊聊设计模式——解释器模式

目录

解释器模式定义

优点

缺点

解释器模式结构说明

工作流程

代码示例

应用场景

本质

涉及的设计原则

相关设计模式

开源框架中的应用

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解释器模式定义

给定一个语言，定义它的文法的一种表示，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。

优点

1. 灵活性：解释器模式使得解释器可以轻松扩展，以支持新的语法规则或表达式。

2. 可维护性：将复杂问题分解成简单的表达式和解释器，使得代码更易于理解和维护。

缺点

1. 复杂性：解释器模式可能会导致大量的具体表达式类，使类结构变得复杂。

2. 性能问题：在某些情况下，解释器模式可能不够高效，因为它需要构建和解析抽象语法树。

解释器模式结构说明

1. 抽象表达式（Abstract Expression）：定义了一个解释器接口，通常包含一个interpret方法，用于解释表达式。

2. 具体表达式（Concrete Expression）：实现了抽象表达式接口，表示不同的终结符或非终结符表达式。

3. 上下文（Context）：包含解释器需要的信息或全局信息，通常包括要解释的语句或表达式。

4. 客户端（Client）：创建并配置解释器，将表达式传递给解释器，并执行解释操作。

工作流程

1. 客户端创建并配置解释器。

2. 将要解释的表达式（通常是字符串或语句）传递给解释器。

3. 解释器将表达式解释为抽象语法树，其中包含具体表达式。

4. 客户端调用解释器的interpret方法来执行解释操作。

5. 解释器根据抽象语法树执行解释，最终返回结果。

代码示例

解释器模式属于行为型设计模式，解释器模式比较小众，只在一些特定的领域会被用到。比如编译器、规则引擎、正则表达式。

1.创建抽象表达式接口，包含interpreter()方法，参数是需要解释的context对象。

public abstract class AbstractExpression {
    abstract void interpreter(Context context);
}

2.定义一个上下文对象Context，需要包括解释的语句或表达式。

public class Context {
    private String result;
​
    public String getResult() {
        return result;
    }
​
    public void setResult(String result) {
        this.result = result;
    }
}

3.创建具体表达式对象TerminalExpression和NoTerminalExpression。

public class TerminalExpression extends AbstractExpression{
    @Override
    void interpreter(Context context) {
        context.setResult("终结状态下的解释结果...");
    }
}

public class NonTerminalExpression extends AbstractExpression{
    private AbstractExpression otherExpression;
    public NonTerminalExpression(AbstractExpression abstractExpression){
        this.otherExpression = abstractExpression;
    }
    @Override
    void interpreter(Context context) {
        System.out.println("非终结状态下的解释结果....");
        otherExpression.interpreter(context);
    }
}

4.创建客户端

public class InterpreterClient {
    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context();
        AbstractExpression terminalExpression = new TerminalExpression();
        AbstractExpression nonTerminalExpression = new NonTerminalExpression(terminalExpression);
        nonTerminalExpression.interpreter(context);
        System.out.printf(context.getResult());
    }
}

应用场景

1. 当需要解释和执行一种语言或规则时，解释器模式非常有用。这包括编程语言解释器、正则表达式解释器等。

2. 当存在复杂的语法规则，并且需要将其分解为可执行的操作时，解释器模式可用于构建解析器。

本质

解释器模式的本质是将一个复杂问题分解成一系列简单的表达式，然后使用解释器来解释这些表达式。它的代码实现的核心思想，就是将语法解析的工作拆分到各个小类中，以此来避免大而全的解析类。一般的做法是，将语法规则拆分一些小的独立的单元，然后对每个单元进行解析，最终合并为对整个语法规则的解析。

涉及的设计原则

开闭原则（Open-Closed Principle）：解释器模式遵循开闭原则，因为它可以通过添加新的具体表达式类来扩展支持的语法规则。

相关设计模式

• 解释器模式通常与组合模式（Composite Pattern）结合使用，因为它通常涉及构建语法树，而组合模式用于表示树状结构。

开源框架中的应用

1. 编程语言解释器：解释器模式常用于编程语言解释器的实现，如Python、JavaScript等编程语言的解释器。

2. 正则表达式引擎：正则表达式引擎通常包含解释器来解释和执行正则表达式，用于字符串匹配和替换。

3. SQL解析器：数据库管理系统中的SQL解析器使用解释器模式来解释和执行SQL查询语句。