设计模式学习笔记——解释器模式
定义：
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。
这个模式个人感觉比较难理解，需要借助例子来消化，先来看一个例子：即四则运算的模型公式，所谓模型公式就是可以自定义的一个表达式，自定义好表达式之后，对参数进行赋值，就可以计算出结果，关键是这个公式是可以自定义的，只要符合规定的文法即可，输入参数，计算结果。这就是一个解释器模式，输入的表达式就是定义中的“表示”，计算结果是由“解释器”执行的，所谓的解释器就是将输入的表达式进行解析，定义好运算顺序，然后计算结果。我们这里使用一个简单的例子，即只有加减法的运算，看类图：
这里面有几个角色需要说一下：
Expression：抽象表达式，具体的表达式由其子类完成，其子类分为两种，一种是终结型的表达式，即表达式中最小的数据单元，不能再被拆分的数据单元，再一种是非终结型的表达式，文法中的每条规则对应一个非终结表达式，非终结表达式根据逻辑的复杂程度而增加。
VarExpression：终结型表达式，其中封装的是最小数据单元的表达式，如a+b-c中的a、b、c 。
SymbolExpression：非终结型表达式，它是根据运算符号进行封装的，所谓非终结型表达式，就是由几个终结型表达式和运算符号组合成的表达式，其具体的是哪种表达式，是由其子类去实现的。
Calculator：是对解释器的封装，使其不对外暴露太多，通过构造函数，将表达式解析成对象表示的表达式。
来看一下源代码：
/*
* 抽象表达式类
*/
public abstract class Expression {
public abstract int interpreter(HashMap var);
} /*
* 变量解析器，将运算变量进行封装，运算变量的值存储在外部的HashMap中，
* 此处通过interpreter()方法从map中取出来
*/
public class VarExpression extends Expression {
private String key;
public VarExpression(String key){
this.key=key;
}
//根据键值，从map中取出数值
@Override
public int interpreter(HashMap var) {
return var.get(this.key);
}
} /*
* 抽象运算符号解析器，运算符号只关心左右两边的表达式，
* 对左右两边表达式具体进行什么操作是由子类去实现interpreter()方法来体现的
*/
public abstract class SymbolExpression extends Expression {
//运算符号左右两边的运算表达式
protected Expression left;
protected Expression right;
public SymbolExpression(Expression left, Expression right){
this.left=left;
this.right=right;
}
@Override
public abstract int interpreter(HashMap var);
} /*
* 加法解析器
*/
public class AddExpression extends SymbolExpression {
public AddExpression(Expression left, Expression right) {
super(left, right);
}
//实现表达式的加法
@Override
public int interpreter(HashMap var) {
return super.left.interpreter(var)+super.right.interpreter(var);
}
} /*
* 减法解析器
*/
public class SubExpression extends SymbolExpression {
public SubExpression(Expression left, Expression right) {
super(left, right);
}
@Override
public int interpreter(HashMap var) {
return super.left.interpreter(var)-super.right.interpreter(var);
}
} /*
* 解析器封装类
*/
public class Calculator {
//定义最终的表达式，即用对象表示的最终的表达式
private Expression expression;
//构造函数传参，并解析
public Calculator(String expStr){
//定义一个栈，用来安排运算的先后顺序
Stack stack=new Stack();
//表达式拆分成字符数组
char[] charArray=expStr.toCharArray();
Expression left=null;
Expression right=null;
for(int i=0;i var){
return this.expression.interpreter(var);
}
} public class Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//获得一个表达式
String expStr=getExpStr();
//对表达式进行赋值，保存在HashMap中
HashMap var=getValue(expStr);
//解析表达式，将表达式封装成一个对象表示的表达式
Calculator cal=new Calculator(expStr);
//对象表达式进行计算
System.out.println("运算结果为："+expStr+"="+cal.run(var));
}
//输入表达式
public static String getExpStr() throws IOException{
System.out.print("输入表达式：");
return (new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))).readLine();
}
//对表达式赋值
public static HashMap getValue(String expStr) throws IOException{
HashMap map=new HashMap();
for(char ch:expStr.toCharArray()){
if(ch!='+' && ch!='-'){
if(!map.containsKey(String.valueOf(ch))){
System.out.print("输入"+ch+"的值：");
String value=(new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))).readLine();
map.put(String.valueOf(ch), Integer.parseInt(value));
}
}
}
return map;
}
} 解释器模式的优点：
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，修改语法规则只需修改相应的非终结符表达式就可以了，若要扩展语法，则只要增加非终结符类就可以了。
解释器模式的缺点：
1、当语法规则比较复杂时，会引起类膨胀，难以维护。
2、解释器模式采用的是递归调用方法，即在对最终封装好的对象表达式进行计算时，是一层一层递归的去计算的，不仅难调试，效率也不高。
使用场景：
1、即基本的数据要素是相同的，但是组织他们的格式却不相同，则可以使用解释器模式。
2、一个简单语法需要解释的场景。
PS：当需要使用解释器模式时，可以考虑一下现成的解析工具，比如Expression4J,MESP(Math Expression String Parser),Jep等开源的解析工具，效率不错，可以实现大多数的数学运算。