JAVA設(shè)計(jì)模式之解釋器模式詳解

更新時(shí)間：2015年04月01日 14:37:20 投稿：junjie

這篇文章主要介紹了JAVA設(shè)計(jì)模式之解釋器模式詳解,解釋器模式是類的行為模式,給定一個(gè)語言之后,解釋器模式可以定義出其文法的一種表示,并同時(shí)提供一個(gè)解釋器,需要的朋友可以參考下

在閻宏博士的《JAVA與模式》一書中開頭是這樣描述解釋器（Interpreter）模式的：

解釋器模式是類的行為模式。給定一個(gè)語言之后，解釋器模式可以定義出其文法的一種表示，并同時(shí)提供一個(gè)解釋器?？蛻舳丝梢允褂眠@個(gè)解釋器來解釋這個(gè)語言中的句子。

解釋器模式的結(jié)構(gòu)

　　下面就以一個(gè)示意性的系統(tǒng)為例，討論解釋器模式的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下所示：

模式所涉及的角色如下所示：

　?。?）抽象表達(dá)式(Expression)角色：聲明一個(gè)所有的具體表達(dá)式角色都需要實(shí)現(xiàn)的抽象接口。這個(gè)接口主要是一個(gè)interpret()方法，稱做解釋操作。

　?。?）終結(jié)符表達(dá)式(Terminal Expression)角色：實(shí)現(xiàn)了抽象表達(dá)式角色所要求的接口，主要是一個(gè)interpret()方法；文法中的每一個(gè)終結(jié)符都有一個(gè)具體終結(jié)表達(dá)式與之相對應(yīng)。比如有一個(gè)簡單的公式R=R1+R2，在里面R1和R2就是終結(jié)符，對應(yīng)的解析R1和R2的解釋器就是終結(jié)符表達(dá)式。

　　（3）非終結(jié)符表達(dá)式(Nonterminal Expression)角色：文法中的每一條規(guī)則都需要一個(gè)具體的非終結(jié)符表達(dá)式，非終結(jié)符表達(dá)式一般是文法中的運(yùn)算符或者其他關(guān)鍵字，比如公式R=R1+R2中，“+"就是非終結(jié)符，解析“+”的解釋器就是一個(gè)非終結(jié)符表達(dá)式。

　　（4）環(huán)境(Context)角色：這個(gè)角色的任務(wù)一般是用來存放文法中各個(gè)終結(jié)符所對應(yīng)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(huán)境角色中，很多情況下我們使用Map來充當(dāng)環(huán)境角色就足夠了。

　為了說明解釋器模式的實(shí)現(xiàn)辦法，這里給出一個(gè)最簡單的文法和對應(yīng)的解釋器模式的實(shí)現(xiàn)，這就是模擬Java語言中對布爾表達(dá)式進(jìn)行操作和求值。

　　在這個(gè)語言中終結(jié)符是布爾變量，也就是常量true和false。非終結(jié)符表達(dá)式包含運(yùn)算符and，or和not等布爾表達(dá)式。這個(gè)簡單的文法如下：

復(fù)制代碼代碼如下:

　　　　Expression ::= Constant | Variable | Or | And | Not

　　　　And 　　　　::= Expression 'AND' Expression

　　　　Or　　　　　::= Expression 'OR' Expression

　　　　Not　　　　 ::= 'NOT' Expression

　　　　Variable　　::= 任何標(biāo)識符

　　　　Constant ::= 'true' | 'false'

解釋器模式的結(jié)構(gòu)圖如下所示：

源代碼

　　抽象表達(dá)式角色

復(fù)制代碼代碼如下:

public abstract class Expression {

    /**

     * 以環(huán)境為準(zhǔn)，本方法解釋給定的任何一個(gè)表達(dá)式

     */

    public abstract boolean interpret(Context ctx);

    /**

     * 檢驗(yàn)兩個(gè)表達(dá)式在結(jié)構(gòu)上是否相同

     */

    public abstract boolean equals(Object obj);

    /**

     * 返回表達(dá)式的hash code

     */

    public abstract int hashCode();

    /**

     * 將表達(dá)式轉(zhuǎn)換成字符串

     */

    public abstract String toString();

}

　　一個(gè)Constant對象代表一個(gè)布爾常量

復(fù)制代碼代碼如下:

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();
    }

}

一個(gè)Variable對象代表一個(gè)有名變量

復(fù)制代碼代碼如下:

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);
    }

}

代表邏輯“與”操作的And類，表示由兩個(gè)布爾表達(dá)式通過邏輯“與”操作給出一個(gè)新的布爾表達(dá)式的操作

復(fù)制代碼代碼如下:

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() + ")";
    }

}

　　代表邏輯“或”操作的Or類，代表由兩個(gè)布爾表達(dá)式通過邏輯“或”操作給出一個(gè)新的布爾表達(dá)式的操作

復(fù)制代碼代碼如下:

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() + ")";
    }

}

　　代表邏輯“非”操作的Not類，代表由一個(gè)布爾表達(dá)式通過邏輯“非”操作給出一個(gè)新的布爾表達(dá)式的操作

復(fù)制代碼代碼如下:

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() + ")";
    }

}

　　環(huán)境(Context)類定義出從變量到布爾值的一個(gè)映射

復(fù)制代碼代碼如下:

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();
    }
}

客戶端類

復(fù)制代碼代碼如下:

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));
    }

}

運(yùn)行結(jié)果如下：