深入理解Java設計模式之解釋器模式

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一、什麼是解釋器模式

定義：給定一個語言，定義一個文法的一種表示， 並定義一個解釋器， 這個解釋器使用該表示來解釋語言中的句子。

解釋器模式所涉及的角色如下所示：

（1）抽象表達式(Expression)角色：聲明一個所有的具體表達式角色都需要實現的抽象接口。這個接口主要是一個interpret()方法，稱做解釋操作。

（2）終結符表達式(Terminal Expression)角色：實現瞭抽象表達式角色所要求的接口，主要是一個interpret()方法；文法中的每一個終結符都有一個具體終結表達式與之相對應。比如有一個簡單的公式R=R1+R2，在裡面R1和R2就是終結符，對應的解析R1和R2的解釋器就是終結符表達式。

（3）非終結符表達式(Nonterminal Expression)角色：文法中的每一條規則都需要一個具體的非終結符表達式，非終結符表達式一般是文法中的運算符或者其他關鍵字，比如公式R=R1+R2中，“+”就是非終結符，解析“+”的解釋器就是一個非終結符表達式。

（4）環境(Context)角色：這個角色的任務一般是用來存放文法中各個終結符所對應的具體值，比如R=R1+R2，我們給R1賦值100，給R2賦值200。這些信息需要存放到環境角色中，很多情況下我們使用Map來充當環境角色就足夠瞭。

二、解釋器模式的使用場景

1.當有一個語言需要解釋執行，並且你可將該語言中的句子表示為一個抽象語法樹，可以使用解釋器模式。而當存在以下情況時該模式效果最好

2.該文法的類層次結構變得龐大而無法管理。此時語法分析程序生成器這樣的工具是最好的選擇。他們無需構建抽象語法樹即可解釋表達式，這樣可以節省空間而且還可能節省時間。

3.效率不是一個關鍵問題，最高效的解釋器通常不是通過直接解釋語法分析樹實現的，而是首先將他們裝換成另一種形式，例如，正則表達式通常被裝換成狀態機，即使在這種情況下，轉換器仍可用解釋器模式實現，該模式仍是有用的

三、解釋器模式的優缺點

優點：

1. 可以很容易地改變和擴展方法， 因為該模式使用類來表示方法規則， 你可以使用繼承來改變或擴展該方法。

2.也比較容易實現方法， 因為定義抽象語法樹總各個節點的類的實現大體類似， 這些類都易於直接編寫。

3.解釋器模式就是將一句話，轉變為實際的命令程序執行而已。 而不用解釋器模式本身也可以分析， 但通過繼承抽象表達式的方式， 由於依賴轉置原則， 使得文法的擴展和維護都帶來的方便。

缺點：

解釋器模式為方法中的每一條規則至少定義瞭一個類， 因此包含許多規則的方法可能難以管理和維護。 因此當方法非常復雜時， 使用其他的技術如 語法分析程序 或 編譯器生成器來處理。

四、解釋器模式的實現

音樂解釋器

演奏內容類（Context）

//演奏內容類（Context）
class PlayContext
{
    //演奏文本
    private string text;
    public string PlayText
    {
        get { return text; }
        set { text = value; }
    }
}

表達式類（AbstractExpression）

//表達式類（AbstractExpression）
abstract class Expression
{
    //解釋器
    public void Interpret(PlayContext context)
    {
        if (context.PlayText.Length == 0) return;
        string playKey = context.PlayText.Substring(0, 1);
        context.PlayText = context.PlayText.Substring(2);
        double playValue = Convert.ToDouble(context.PlayText.Substring(0, context.PlayText.IndexOf(" ")));
        context.PlayText = context.PlayText.Substring(context.PlayText.IndexOf(" ") + 1);
         Excute(playKey, playValue);
    }
    //執行
    public abstract void Excute(string key, double value);
}

音符類(TerminaExperssion)

//音符類(TerminaExperssion)
class Note : Expression
{
    public override void Excute(string key, double value)
    {
        string note = "";
        switch (key)
        {
            case "C":
                note = "1";
                break;
            case "D":
                note = "2";
                break;
            case "E":
                note = "3";
                break;
            case "F":
                note = "4";
                break;
            case "G":
                note = "5";
                break;
            case "A":
                note = "6";
                break;
            case "B":
                note = "7";
                break;
        }
     }
}
//音符類(TerminaExperssion)
class Scale : Expression
{
    public override void Excute(string key, double value)
    {
        string scale = "";
        switch ((int)value)
        {
            case 1:
                scale = "低音";
                break;
            case 2:
                scale = "中音";
                break;
            case 3:
                scale = "高音";
                break;
        }
     }
}

客戶端代碼

class Program
{
    //客戶端代碼
    static void Main(string[] args)
    {
        PlayContext context = new PlayContext();
        context.PlayText = "O 2 E 0.5 G 0.5 A 3 E 0.5";
        Expression expression = null;
        try
        {
            while (context.PlayText.Length > 0)
            {
                string str = context.PlayText.Substring(0, 1);
                switch (str)
                {
                    case "O":
                        expression = new Scale();
                        break;
                    case "P"://當首字母為CDEFGAB及休止符P時，實例化音符
                        expression = new Note();
                        break;
                }
                expression.Interpret(context);
            }
        }
        catch (Exception )
        {
             throw;
        }
         Console.Read();
    }
}

總結

本篇文章就到這裡瞭，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關註WalkonNet的更多內容！

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