《Java设计模式及实践》—3.3　解释器模式

3.3　解释器模式

计算机用来解释句子或表达式。当需要编写一系列处理这种需求的代码时，首先要知道句子或表达式的结构，要有一个表达式或句子的内部表示。多数情况下，最合适的结构是基于组合模式的组合结构。我们将在第4章中进一步讨论组合模式。现在可以将组合表示视为将相似性质的对象集合在一起。

1.目的

解释器模式定义语法的表示以及该语法的对应解释。

2.实现

解释器模式使用组合模式来定义对象结构的内部表示。除此之外，它还添加了实现来解释表达式并将其转换为内部结构。因此，解释器模式属于行为型模式。解释器模式的类图如图3-4所示。

图　3-4

解释器模式由以下类组成：

• Context（环境）：Context用于封装解释器的全局信息，所有具体的解释器均需访问Context。

• AbstractExpression（抽象表达式）：一个抽象类或接口，声明执行的解释方法，由所有具体的解释器实现。

• TerminalExpression（终结符表达式）：一种解释器类，实现与语法的终结符相关的操作。终结符表达式必须始终被实现和实例化，因为它表示表达式的结尾。

• NonTerminalExpression（非终结符表达式）：这是实现语法的不同规则或符号的类。对于每一个语法都应该创建一个类。

在实践当中，解释器模式用来解释正则表达式。为这种场景实现解释器模式是一个很好的练习，这里我们选择一个简单的语法作为例子。我们将应用解释器模式来解析带有一个变量的简单函数f (x)。

为了简单，我们选择逆波兰表示法，这是一种在运算符末尾添加操作数的表示法。1 + 2变为1 2 +， （1 + 2）* 3变为1 2 + 3 *。优点是不再需要括号，因此它简化了任务。

下面的代码为表达式创建了接口：

实现具体类需要下列元素：

• Number（数字）类：它解释所有数字。

• Operatorc（（操作符）+、-、*、/）类：在下面的例子中，将使用加号（+）和减号（-）。

现在到了复杂的部分，我们需要实现操作符类，操作符类是组合表达式，由两个表达式组合而成：

类似地，接下来实现一个减号类：

可以看到，我们已经创建了一个类，该类允许我们构建一棵这样的语法树：操作是节点，变量和数字是叶子。结构非常复杂，可用于解释表达式。

现在写一段代码，通过建立好的类来实现语法树：

3.适用情况和示例

解释器模式适用于表达式被解释并转换为其内部表示的情况。内部表示是基于组合模式的，因此解释器模式不适用于复杂的语法。

Java在java.util.Parser中实现了解释器模式，它用于解释正则表达式。在解释正则表达式时返回匹配器对象。匹配器使用基于正则表达式的模式类创建的内部结构：