设计模式-解释器模式

一、定义

解释器模式（Interpreter Pattern）是一种按照规定语法进行解析的方案，在现在项目中使 用较少，其定义如下：Given a language, define a representation for its grammar along with an interpreter that uses the representation to interpret sentences in the language.（给定一门语言，定义 它的文法的一种表示，并定义一个解释器，该解释器使用该表示来解释语言中的句子。）

解释器模式的通用类图如图所示。

解释器模式通用类图

• AbstractExpression——抽象解释器

具体的解释任务由各个实现类完成，具体的解释器分别由TerminalExpression和Non-terminalExpression完成。

• TerminalExpression——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。

• NonterminalExpression——非终结符表达式

文法中的每条规则对应于一个非终结表达式，具体到我们的例子就是加减法规则分别对应到AddExpression和SubExpression两个类。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。

• Context——环境角色

//抽象表达式

public abstract class Expression {
    //每个表达式必须有一个解析任务
    public abstract Object interpreter(Context ctx);
}

//终结符表达式

public class TerminalExpression extends Expression {     
    //通常终结符表达式只有一个，但是有多个对象
    public Object interpreter(Context ctx) {
        return null;
    }
}

//非终结符表达式

public class NonterminalExpression extends Expression { 
    //每个非终结符表达式都会对其他表达式产生依赖
    public NonterminalExpression(Expression... expression){ }

    public Object interpreter(Context ctx) {
        //进行文法处理
        return null; 
    }
}

//客户类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Context ctx = new Context(); 
        //通常定一个语法容器，容纳一个具体的表达式，通常为ListArray、LinkedList、Stack等类型
        Stack&Expression> stack = null;
        for(;;){
            //进行语法判断，并产生递归调用
        }
        
        //产生一个完整的语法树，由各个具体的语法分析进行解析
        Expression exp = stack.pop(); 
        //具体元素进入场景
        exp.interpreter(ctx);
    }
}

二、应用

2.1 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。

2.2 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，就可能产生大量的类文 件，为维护带来了非常多的麻烦。

• 解释器模式采用递归调用方法

每个非终结符表达式只关心与自己有关的表达式，每个表达式需要知道最终的结果，必 须一层一层地剥茧，无论是面向过程的语言还是面向对象的语言，递归都是在必要条件下使 用的，它导致调试非常复杂。想想看，如果要排查一个语法错误，我们是不是要一个断点一 个断点地调试下去，直到最小的语法单元。

• 效率问题

解释器模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，特别是一用于 解析复杂、冗长的语法时，效率是难以忍受的。

2.3 场景

• 重复发生的问题可以使用解释器模式

例如，多个应用服务器，每天产生大量的日志，需要对日志文件进行分析处理，由于各 个服务器的日志格式不同，但是数据要素是相同的，按照解释器的说法就是终结符表达式都 是相同的，但是非终结符表达式就需要制定了。在这种情况下，可以通过程序来一劳永逸地 解决该问题。

• 一个简单语法需要解释的场景