浅谈Java解释器模式

编辑: admin 分类: java 发布时间: 2021-12-03 来源:互联网

​ **请注意！请注意！！！**今天讲给大家讲解非常“有用”的设计模式，解释器模式！！！

​ 设计模式有三大种类，一种是创建型模式，一种是结构型模式，最后一种是行为性模式，那么解释器模式属于哪一种呢？带领大家一起来了解学习解释器模式！

​ 本次介绍围绕着以下五点展开。什么是解释器模式？用来做什么？怎么做？有哪些优点？有哪些不足？

​ 解释器模式顾名思义，就是用来定义和解释。

​ 给定一种特定语言，这个语言有特定的文法，解释器可以解释这个语言中的句子含义。即解释器提供一种语言，如java，同时它也提供一种手段去解析java语言写出来的代码。

​ 大家可能也会想到这就是类似编译原理，一个算术表达式要经过词法分析，语法分析，构建语法树啥的；还有正则表达式；SQL解析，编译器等等，其实都是解析式模式的一种实现。

​ 那怎么做？一个是说要有像编译原理中的终结符和非终结符，构建一颗语法树。同时需要有一个环境类，来管理输入和输出。

​ 这里我们举一个例子，输入一个表达式a+b-c+d-e，同时给这5个变量赋值，计算出它的值。那么使用解释器模式要如何实现？

​ 我们为解释器定义一个抽象解释类Expression，所有的流转通过interpreter方法实现。

​ 上下文管理输入输出使用一个HashMap去实现。

​ 定义符号解释类SymbolExpression，加法解释类AddExpreesion，减法解释类SubExpression。

类图：

在这里插入图片描述

具体代码实现：

public abstract class Expression {

    // map中携带了表达式中的变量名(key) 和 对应的值(value)
    public abstract int interpreter(Map<String, Integer> var);

}

public class VarExpression extends Expression {

    // 表达式中对应的变量名
    String key;

    public VarExpression(String var) {
        this.key = var;
    }

    @Override
    public int interpreter(Map<String, Integer> var) {
        return var.get(key);
    }
}

public class SymbolExpression extends Expression {

    // +或-符号 左右两边的表达式
    Expression var1;
    Expression var2;

    public SymbolExpression(Expression var1, Expression var2) {
        this.var1 = var1;
        this.var2 = var2;
    }

    @Override
    public int interpreter(Map<String, Integer> var) {
        // 实现抽象方法
        // 该类不需要用到该方法 默认返回0
        return 0;
    }
}

public class AddExpression extends SymbolExpression {

    public AddExpression(Expression var1, Expression var2) {
        super(var1, var2);
    }

    @Override
    public int interpreter(Map<String, Integer> var) {
        return var1.interpreter(var) + var2.interpreter(var);
    }
}

public class SubExpression extends SymbolExpression {

    public SubExpression(Expression var1, Expression var2) {
        super(var1, var2);
    }

    @Override
    public int interpreter(Map<String, Integer> var) {
        return var1.interpreter(var) - var2.interpreter(var);
    }

}

public class Calculator {

    // 表达式
    private Expression expression;

    // 解析出表达式
    public Calculator(String expStr) {
        Stack<Expression> stack = new Stack<>();
        Expression left, right = null;
        char[] expStrCharArray = expStr.toCharArray();

        for(int i = 0; i < expStrCharArray.length; i++) {
            switch (expStrCharArray[i]) {
                case '+':// 加法运算 获取左边表达式 右边数值
                    left = stack.pop();
                    right = new VarExpression(String.valueOf(expStrCharArray[++i]));
                    stack.push(new AddExpression(left, right));
                    break;
                case '-':// 减法运算 获取左边表达式 右边数值
                    left = stack.pop();
                    right = new VarExpression(String.valueOf(expStrCharArray[++i]));
                    stack.push(new SubExpression(left, right));
                    break;
                default:// 表达式中的变量
                    stack.push(new VarExpression(String.valueOf(expStrCharArray[i])));
                    break;
            }
        }
        // 最后会获得被Expression包装起来的一个表达式
        this.expression = stack.pop();
    }

    // 计算结果
    public int run(Map<String, Integer> var) {
        return this.expression.interpreter(var);
    }
}

public class Client {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String expStr = getExpStr();
        Map<String, Integer> var = getValue(expStr);
        Calculator calculator = new Calculator(expStr);
        System.out.println("运算结果：" + expStr + "=" + calculator.run(var));
    }

    //获得表达式
    public static String getExpStr() {
        return "a+b-c+d-e";
    }

    //获得值映射
    public static HashMap<String, Integer> getValue(String expStr) throws IOException {
        HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();

        for(char ch : expStr.toCharArray()) {
            if(ch != '+' && ch != '-' ) {
                if(! map.containsKey(String.valueOf(ch))) {
                    System.out.print("请输入" + String.valueOf(ch) + "的值：");
                    String in = (new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))).readLine();
                    map.put(String.valueOf(ch), Integer.valueOf(in));
                }
            }
        }

        return map;
    }

}

结果

/*
请输入a的值：1
请输入b的值：3
请输入c的值：5
请输入d的值：7
请输入e的值：9
运算结果：a+b-c+d-e=-3
*/

​ 或许看代码会有点云里雾里，希望大家能手动敲一遍，或许会对整个过程有更进一步的理解，在编码的同时不断思考，提升自我。

​ 很容易发现解释器模式是属于行为性模式的一种，这种模式更关注对象之间的通信。

​ 解释器模式优点，结构清晰，可拓展性好。但也有缺点，一般用在比较底层场景，平常敲代码可使用的场景比较少，并且解释器模式采用的是递归的方式，当语言比较长，性能不高；同时如果文法比较复杂，也需要更多的相应解释类。

总结

本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注自由互联的更多内容!

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