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解释器模式是类的行为模式。给定一个语言之后,解释器模式可以定义出其文法的一种表示,并同时提供一个解释器。客户端可以使用这个解释器来解释这个语言中的句子。
解释器模式的结构
下面就以一个示意性的系统为例,讨论解释器模式的结构。系统的结构图如下所示:
模式所涉及的角色如下所示:
(1)抽象表达式(Expression)角色:声明一个所有的具体表达式角色都需要实现的抽象接口。这个接口主要是一个interpret()方法,称做解释操作。
(2)终结符表达式(Terminal Expression)角色:实现了抽象表达式角色所要求的接口,主要是一个interpret()方法;文法中的每一个终结符都有一个具体终结表达式与之相对应。比如有一个简单的公式R=R1+R2,在里面R1和R2就是终结符,对应的解析R1和R2的解释器就是终结符表达式。
(3)非终结符表达式(Nonterminal Expression)角色:文法中的每一条规则都需要一个具体的非终结符表达式,非终结符表达式一般是文法中的运算符或者其他关键字,比如公式R=R1+R2中,“+"就是非终结符,解析“+”的解释器就是一个非终结符表达式。
(4)环境(Context)角色:这个角色的任务一般是用来存放文法中各个终结符所对应的具体值,比如R=R1+R2,我们给R1赋值100,给R2赋值200。这些信息需要存放到环境角色中,很多情况下我们使用Map来充当环境角色就足够了。
为了说明解释器模式的实现办法,这里给出一个最简单的文法和对应的解释器模式的实现,这就是模拟Java语言中对布尔表达式进行操作和求值。
在这个语言中终结符是布尔变量,也就是常量true和false。非终结符表达式包含运算符and,or和not等布尔表达式。这个简单的文法如下:
Expression ::= Constant | Variable | Or | And | Not
And ::= Expression ‘AND‘ Expression
Or ::= Expression ‘OR‘ Expression
Not ::= ‘NOT‘ Expression
Variable ::= 任何标识符
Constant ::= ‘true‘ | ‘false‘
解释器模式的结构图如下所示:
源代码
抽象表达式角色
- package com.bankht.Interpreter;
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- public abstract class Expression {
-
-
-
- public abstract boolean interpret(Context ctx);
-
-
-
-
- public abstract boolean equals(Object obj);
-
-
-
-
- public abstract int hashCode();
-
-
-
-
- public abstract String toString();
- }
package com.bankht.Interpreter;
/**
* @author: 特种兵—AK47
* @创建时间:2012-7-3 下午03:08:58
*
* @类说明 :抽象表达式角色
*/
public abstract class Expression {
/**
* 以环境为准,本方法解释给定的任何一个表达式
*/
public abstract boolean interpret(Context ctx);
/**
* 检验两个表达式在结构上是否相同
*/
public abstract boolean equals(Object obj);
/**
* 返回表达式的hash code
*/
public abstract int hashCode();
/**
* 将表达式转换成字符串
*/
public abstract String toString();
}
一个Constant对象代表一个布尔常量
- package com.bankht.Interpreter;
-
-
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-
- public class Constant extends Expression {
-
- private boolean value;
-
- public Constant(boolean value) {
- this.value = value;
- }
-
- @Override
- public boolean equals(Object obj) {
-
- if (obj != null && obj instanceof Constant) {
- return this.value == ((Constant) obj).value;
- }
- return false;
- }
-
- @Override
- public int hashCode() {
- return this.toString().hashCode();
- }
-
- @Override
- public boolean interpret(Context ctx) {
-
- return value;
- }
-
- @Override
- public String toString() {
- return new Boolean(value).toString();
- }
-
- }
package com.bankht.Interpreter;
/**
* @author: 特种兵—AK47
* @创建时间:2012-7-3 下午03:09:35
*
* @类说明 :一个Constant对象代表一个布尔常量
*/
public class Constant extends Expression {
private boolean value;
public Constant(boolean value) {
this.value = value;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (obj != null && obj instanceof Constant) {
return this.value == ((Constant) obj).value;
}
return false;
}
@Override
public int hashCode() {
return this.toString().hashCode();
}
@Override
public boolean interpret(Context ctx) {
return value;
}
@Override
public String toString() {
return new Boolean(value).toString();
}
}
一个Variable对象代表一个有名变量
- package com.bankht.Interpreter;
-
-
-
-
-
-
-
- public class Variable extends Expression {
-
- private String name;
-
- public Variable(String name) {
- this.name = name;
- }
-
- @Override
- public boolean equals(Object obj) {
-
- if (obj != null && obj instanceof Variable) {
- return this.name.equals(((Variable) obj).name);
- }
- return false;
- }
-
- @Override
- public int hashCode() {
- return this.toString().hashCode();
- }
-
- @Override
- public String toString() {
- return name;
- }
-
- @Override
- public boolean interpret(Context ctx) {
- return ctx.lookup(this);
- }
-
- }
package com.bankht.Interpreter;
/**
* @author: 特种兵—AK47
* @创建时间:2012-7-3 下午03:10:16
*
* @类说明 :一个Variable对象代表一个有名变量
*/
public class Variable extends Expression {
private String name;
public Variable(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (obj != null && obj instanceof Variable) {
return this.name.equals(((Variable) obj).name);
}
return false;
}
@Override
public int hashCode() {
return this.toString().hashCode();
}
@Override
public String toString() {
return name;
}
@Override
public boolean interpret(Context ctx) {
return ctx.lookup(this);
}
}
代表逻辑“与”操作的And类,表示由两个布尔表达式通过逻辑“与”操作给出一个新的布尔表达式的操作
- package com.bankht.Interpreter;
-
-
-
-
-
-
-
- public class And extends Expression {
-
- private Expression left, right;
-
- public And(Expression left, Expression right) {
- this.left = left;
- this.right = right;
- }
-
- @Override
- public boolean equals(Object obj) {
- if (obj != null && obj instanceof And) {
- return left.equals(((And) obj).left) && right.equals(((And) obj).right);
- }
- return false;
- }
-
- @Override
- public int hashCode() {
- return this.toString().hashCode();
- }
-
- @Override
- public boolean interpret(Context ctx) {
-
- return left.interpret(ctx) && right.interpret(ctx);
- }
-
- @Override
- public String toString() {
- return "(" + left.toString() + " AND " + right.toString() + ")";
- }
-
- }
package com.bankht.Interpreter;
/**
* @author: 特种兵—AK47
* @创建时间:2012-7-3 下午03:10:55
*
* @类说明 :代表逻辑“与”操作的And类,表示由两个布尔表达式通过逻辑“与”操作给出一个新的布尔表达式的操作
*/
public class And extends Expression {
private Expression left, right;
public And(Expression left, Expression right) {
this.left = left;
this.right = right;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (obj != null && obj instanceof And) {
return left.equals(((And) obj).left) && right.equals(((And) obj).right);
}
return false;
}
@Override
public int hashCode() {
return this.toString().hashCode();
}
@Override
public boolean interpret(Context ctx) {
return left.interpret(ctx) && right.interpret(ctx);
}
@Override
public String toString() {
return "(" + left.toString() + " AND " + right.toString() + ")";
}
}
代表逻辑“或”操作的Or类,代表由两个布尔表达式通过逻辑“或”操作给出一个新的布尔表达式的操作
- package com.bankht.Interpreter;
-
-
-
-
-
-
-
- public class Or extends Expression {
- private Expression left, right;
-
- public Or(Expression left, Expression right) {
- this.left = left;
- this.right = right;
- }
-
- @Override
- public boolean equals(Object obj) {
- if (obj != null && obj instanceof Or) {
- return this.left.equals(((Or) obj).left) && this.right.equals(((Or) obj).right);
- }
- return false;
- }
-
- @Override
- public int hashCode() {
- return this.toString().hashCode();
- }
-
- @Override
- public boolean interpret(Context ctx) {
- return left.interpret(ctx) || right.interpret(ctx);
- }
-
- @Override
- public String toString() {
- return "(" + left.toString() + " OR " + right.toString() + ")";
- }
-
- }
package com.bankht.Interpreter;
/**
* @author: 特种兵—AK47
* @创建时间:2012-7-3 下午03:11:20
*
* @类说明 :代表逻辑“或”操作的Or类,代表由两个布尔表达式通过逻辑“或”操作给出一个新的布尔表达式的操作
*/
public class Or extends Expression {
private Expression left, right;
public Or(Expression left, Expression right) {
this.left = left;
this.right = right;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (obj != null && obj instanceof Or) {
return this.left.equals(((Or) obj).left) && this.right.equals(((Or) obj).right);
}
return false;
}
@Override
public int hashCode() {
return this.toString().hashCode();
}
@Override
public boolean interpret(Context ctx) {
return left.interpret(ctx) || right.interpret(ctx);
}
@Override
public String toString() {
return "(" + left.toString() + " OR " + right.toString() + ")";
}
}
代表逻辑“非”操作的Not类,代表由一个布尔表达式通过逻辑“非”操作给出一个新的布尔表达式的操作
- package com.bankht.Interpreter;
-
-
-
-
-
-
-
- public class Not extends Expression {
-
- private Expression exp;
-
- public Not(Expression exp) {
- this.exp = exp;
- }
-
- @Override
- public boolean equals(Object obj) {
- if (obj != null && obj instanceof Not) {
- return exp.equals(((Not) obj).exp);
- }
- return false;
- }
-
- @Override
- public int hashCode() {
- return this.toString().hashCode();
- }
-
- @Override
- public boolean interpret(Context ctx) {
- return !exp.interpret(ctx);
- }
-
- @Override
- public String toString() {
- return "(Not " + exp.toString() + ")";
- }
-
- }
package com.bankht.Interpreter;
/**
* @author: 特种兵—AK47
* @创建时间:2012-7-3 下午03:11:36
*
* @类说明 :代表逻辑“非”操作的Not类,代表由一个布尔表达式通过逻辑“非”操作给出一个新的布尔表达式的操作
*/
public class Not extends Expression {
private Expression exp;
public Not(Expression exp) {
this.exp = exp;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (obj != null && obj instanceof Not) {
return exp.equals(((Not) obj).exp);
}
return false;
}
@Override
public int hashCode() {
return this.toString().hashCode();
}
@Override
public boolean interpret(Context ctx) {
return !exp.interpret(ctx);
}
@Override
public String toString() {
return "(Not " + exp.toString() + ")";
}
}
环境(Context)类定义出从变量到布尔值的一个映射
- package com.bankht.Interpreter;
-
- import java.util.HashMap;
- import java.util.Map;
-
-
-
-
-
-
-
- public class Context {
-
- private Map<Variable, Boolean> map = new HashMap<Variable, Boolean>();
-
- public void assign(Variable var, boolean value) {
- map.put(var, new Boolean(value));
- }
-
- public boolean lookup(Variable var) throws IllegalArgumentException {
- Boolean value = map.get(var);
- if (value == null) {
- throw new IllegalArgumentException();
- }
- return value.booleanValue();
- }
- }
package com.bankht.Interpreter;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
* @author: 特种兵—AK47
* @创建时间:2012-7-3 下午03:11:54
*
* @类说明 :环境(Context)类定义出从变量到布尔值的一个映射
*/
public class Context {
private Map<Variable, Boolean> map = new HashMap<Variable, Boolean>();
public void assign(Variable var, boolean value) {
map.put(var, new Boolean(value));
}
public boolean lookup(Variable var) throws IllegalArgumentException {
Boolean value = map.get(var);
if (value == null) {
throw new IllegalArgumentException();
}
return value.booleanValue();
}
}
客户端类
- package com.bankht.Interpreter;
-
-
-
-
-
-
-
- public class Client {
-
- public static void main(String[] args) {
- Context ctx = new Context();
- Variable x = new Variable("x");
- Variable y = new Variable("y");
- Constant c = new Constant(true);
- ctx.assign(x, false);
- ctx.assign(y, true);
-
- Expression exp = new Or(new And(c, x), new And(y, new Not(x)));
- System.out.println("x=" + x.interpret(ctx));
- System.out.println("y=" + y.interpret(ctx));
- System.out.println(exp.toString() + "=" + exp.interpret(ctx));
- }
-
- }
package com.bankht.Interpreter;
/**
* @author: 特种兵—AK47
* @创建时间:2012-7-3 下午03:12:17
*
* @类说明 :客户端类
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Context ctx = new Context();
Variable x = new Variable("x");
Variable y = new Variable("y");
Constant c = new Constant(true);
ctx.assign(x, false);
ctx.assign(y, true);
Expression exp = new Or(new And(c, x), new And(y, new Not(x)));
System.out.println("x=" + x.interpret(ctx));
System.out.println("y=" + y.interpret(ctx));
System.out.println(exp.toString() + "=" + exp.interpret(ctx));
}
}
运行结果如下:
x=false
y=true
((true AND x) OR (y AND (Not x)))=true
四、优缺点
解释器模式提供了一个简单的方式来执行语法,而且容易修改或者扩展语法。一般系统中很多类使用相似的语法,可以使用一个解释器来代替为每一个规则实现一个解释器。而且在解释器中不同的规则是由不同的类来实现的,这样使得添加一个新的语法规则变得简单。
但是解释器模式对于复杂文法难以维护。可以想象一下,每一个规则要对应一个处理类,而且这些类还要递归调用抽象表达式角色,多如乱麻的类交织在一起是多么恐怖的一件事啊!
五、总结
这样对解释器模式应该有了些大体的认识了吧,由于这个模式使用的案例匮乏,所以本文大部分观点直接来自于GOF的原著。只是实例代码是亲自实现并调试通过的。
本文借鉴:
http://www.cnblogs.com/jingmoxukong/p/4236961.html
http://blog.csdn.net/hfmbook/article/details/7688593
http://blog.csdn.net/ylchou/article/details/7594135
http://blog.csdn.net/m13666368773/article/details/7712110
x=false
y=true
((true AND x) OR (y AND (Not x)))=true
版权声明:欢迎转载,希望在你转载的同时,添加原文地址,谢谢配合
《Java设计模式》之解释器模式
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原文地址:http://blog.csdn.net/u011225629/article/details/47838577