23种设计模式-行为型模式-解释器

简介

解释器设计模式提供了一种解释和评估语言中的句子或表达式的方法。因为场景比较单一，所以放在最后来讲。此模式定义了一种语言语法，以及一个可以解析和执行表达式的解释器。

结构

它通过定义语法和解释器来提供解释和评估语言表达式的机制。该模式将语言元素表示为类，并使用递归算法来评估表达式。它提高了可扩展性并允许添加新的语法规则或语言结构。

1. 抽象表达式：抽象表达式类为语言表达式定义了一个抽象接口。它声明了一个interpret()，这个方法定义了表达式的解释逻辑。
2. TerminalExpression 终结符表达式：终端表达式类代表了语言的基本构建块。它们实现抽象表达式接口并为终端表达式提供解释逻辑。
3. NonterminalExpression 非终结符表达式：非终结符表达式类表示由多个子表达式组成的复合表达式。它们还实现抽象表达式接口并为复合表达式提供解释逻辑。
4. 上下文：上下文类提供解释表达式所需的任何必要信息或状态。它维护解释过程中表达式之间共享的全局信息。

示例

让我们使用 Java 代码演示解释器设计模式的实现。我们将创建一个简单的算术表达式解释器的示例，它可以评估和计算算术表达式的结果。

// Abstract Expression
interface Expression {
    int interpret(Context context);
}
// Terminal Expressions
class NumberExpression implements Expression {
    private int number;
    public NumberExpression(int number) {
        this.number = number;
    }
    @Override
    public int interpret(Context context) {
        return number;
    }
}
class AddExpression implements Expression {
    private Expression leftExpression;
    private Expression rightExpression;
    public AddExpression(Expression leftExpression, Expression rightExpression) {
        this.leftExpression = leftExpression;
        this.rightExpression = rightExpression;
    }
    @Override
    public int interpret(Context context) {
        return leftExpression.interpret(context) + rightExpression.interpret(context);
    }
}
// Context
class Context {
    // Additional context information, if needed
}
// Client
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        // Create the expression: (2 + 3) + 4
        Expression expression = new AddExpression(
                new AddExpression(new NumberExpression(2), new NumberExpression(3)),
                new NumberExpression(4)
        );
        // Create the context, if needed
        Context context = new Context();
        // Interpret the expression
        int result = expression.interpret(context);
        System.out.println("Result: " + result); // Output: Result: 9
    }
}

• 接口Expression定义抽象表达式。它声明了interpret()方法，为表达式提供解释逻辑。
• NumberExpression表示终结表达式。它实现Expression接口并提供数值的解释逻辑。
• AddExpression表示非终结表达式。它实现Expression接口并提供加法表达式的解释逻辑。
• 类Context代表上下文，它提供解释表达式所需的任何必要信息或状态。
• Application充当客户端代码。它创建一个表示算术表达式的表达式(2 + 3) + 4，创建一个上下文（如果需要），然后解释该表达式以计算结果。

使用解释器：要在算术表达式解释器示例中使用解释器模式，客户端可以创建终结和非终结表达式的实例，并使用它们来构建复杂表达式。然后，他们可以通过调用interpret()顶级表达式上的方法来解释表达式。
在提供的示例中，我们创建了一个表示算术表达式的表达式(2 + 3) + 4。我们创建一个上下文（尽管在这个简单的示例中不需要），然后调用interpret()表达式上的方法来计算结果，并将其打印到控制台。

优点

1. 可扩展性：解释器模式允许通过创建新的表达式类来添加新的语法规则或语言结构。这使得它灵活且可扩展，以适应新的语言特性。
2. 关注点分离：该模式将解释逻辑与语言表达式分离。每个表达式类专注于解释其特定的语法规则，从而提高代码的模块化和可维护性。
3. 简化的语法表示：解释器模式使用面向对象的类和递归算法提供了一种清晰简洁的方式来表示复杂的语法。
4. 易于实现新的解释器：该模式提供了一种为不同语言或领域特定语言（DSL）创建解释器的结构化方法。