设计模式——解释器模式

解释器模式（Interpreter Pattern）是一种行为型设计模式，它提供了一个框架，用于定义语言的语法规则，并通过这些规则来解析和解释特定语法结构表示的句子。这种模式主要应用于需要对简单语言进行解释或编译的小型系统中。

原理

• 抽象表达式（Abstract Expression）: 定义一个抽象接口，声明了所有具体表达式类所共有的操作。
• 终结符表达式（Terminal Expression）: 实现抽象表达式接口，用来表示文法中的简单原子项，可以直接得出结果。
• 非终结符表达式（Non-terminal Expression）: 也是抽象表达式的子类，通常包含对其子表达式的引用，可以将复杂的句法规则分解成更简单的表达式。
• 环境角色（Context）: 提供与解释器无关的上下文信息，帮助解释器在解释过程中访问其他对象或服务。

Java代码示例

// 抽象表达式接口
public interface Expression {
    int interpret(Context context);
}

// 终结符表达式 - 数字
public class NumberExpression implements Expression {
    private int number;

    public NumberExpression(int number) {
        this.number = number;
    }

    @Override
    public int interpret(Context context) {
        return number;
    }
}

// 非终结符表达式 - 加法表达式
public class AddExpression implements Expression {
    private Expression left, right;

    public AddExpression(Expression left, Expression right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }

    @Override
    public int interpret(Context context) {
        return left.interpret(context) + right.interpret(context);
    }
}

// 环境角色 - 上下文
public class Context {
    // 可以存储任何有助于解释过程的信息
}

// 使用示例
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Expression expr = new AddExpression(
            new NumberExpression(30),
            new NumberExpression(20)
        );

        System.out.println(expr.interpret(null));  // 输出: 50
    }
}

想象你正在设计一款计算器应用，用户输入的算术表达式需要被解析并计算出结果。解释器模式就像一个迷你计算器引擎，其中“数字”是终结符表达式，“加号”、“减号”等运算符是非终结符表达式。当你输入"30 + 20"时，解释器会根据预设好的规则理解这个表达式，并返回结果50。

应用场景

• 自定义查询语言：例如在数据库查询时使用简单的自定义过滤条件语言，每个条件作为一个终结符表达式，而组合条件如 AND、OR 等作为非终结符表达式。
• 脚本解释器：在游戏开发或自动化工具中创建小型脚本语言时，可以用解释器模式实现脚本解释功能。

适用性

• 当有一个简单语言需要解释，并且该语言可能随时间变化时。
• 语法规则相对固定并且容易表示为一个抽象语法树（AST）。
• 不希望硬编码大量的条件语句来处理不同类型的表达式时。然而，对于复杂或经常改变的语言结构，可能更适合使用词法分析器和编译器生成工具来处理。