设计模式之-解释器模式，快速掌握解释器模式，通俗易懂的讲解解释器模式以及它的使用场景

文章目录

• 一、快速理解解释器模式
• 二、使用场景
• 三、示例代码
• 四、我们再来看一个故事，加深一下理解
• 五、优缺点
• • 优点：
  • 缺点：
• 总结

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一、快速理解解释器模式

解释器模式（Interpreter Pattern）是一种行为型设计模式，它用于定义一个语言的文法，并解析语言中的表达式。通过使用解释器模式，我们可以将一些复杂的问题或规则表示为一种简单的语法规则，并能够根据这些规则解释和执行特定的语言。

二、使用场景

1. 当有一个简单的语法规则，并希望能够解析和执行基于该规则的表达式时。
2. 当需要构建一个抽象语法树，用于表示和执行复杂的语言结构时。
3. 当需要灵活地扩展语法规则，以满足不同的需求时。

三、示例代码

假设我们有一个简单的规则语言，可以解析和执行数学表达式，包括加法和乘法运算。我们将使用解释器模式来实现一个简单的计算器。

首先，我们需要定义一个抽象的表达式接口 Expression，它包含一个 interpret() 方法来解释和执行表达式：

public interface Expression {
    int interpret();
}

然后，我们实现具体的表达式类，包括数字表达式 NumberExpression 和运算符表达式 AdditionExpression 和 MultiplicationExpression：

public class NumberExpression implements Expression {
    private int number;

    public NumberExpression(int number) {
        this.number = number;
    }

    @Override
    public int interpret() {
        return number;
    }
}

public class AdditionExpression implements Expression {
    private Expression leftExpression;
    private Expression rightExpression;

    public AdditionExpression(Expression leftExpression, Expression rightExpression) {
        this.leftExpression = leftExpression;
        this.rightExpression = rightExpression;
    }

    @Override
    public int interpret() {
        return leftExpression.interpret() + rightExpression.interpret();
    }
}

public class MultiplicationExpression implements Expression {
    private Expression leftExpression;
    private Expression rightExpression;

    public MultiplicationExpression(Expression leftExpression, Expression rightExpression) {
        this.leftExpression = leftExpression;
        this.rightExpression = rightExpression;
    }

    @Override
    public int interpret() {
        return leftExpression.interpret() * rightExpression.interpret();
    }
}

最后，我们可以使用这些表达式来解析并执行具体的数学表达式：

public class Calculator {
    public static void main(String[] args) {
        Expression expression = new AdditionExpression(
                new NumberExpression(5),
                new MultiplicationExpression(
                        new NumberExpression(2),
                        new NumberExpression(3)
                )
        );

        int result = expression.interpret();
        System.out.println("Result: " + result);
    }
}

在上述示例中，我们通过组合不同的表达式对象来表示数学表达式，并使用 interpret() 方法对表达式进行解释和执行。最终，我们得到了计算结果。

四、我们再来看一个故事，加深一下理解

假设我们有一个小镇上的农场，农场主人养了一群动物，包括鸭子、猪和牛。农场主人想要了解每种动物的数量，以及它们的总体数量。他决定通过一种简单的语言来描述这个问题，并编写解释器来解析和执行这种语言。

农场主人将语言规则定义如下：

"Duck" 表示鸭子。

"Pig" 表示猪。

"Cow" 表示牛。

"Number" 表示获取某种动物的数量。

"Total" 表示获取所有动物的总数量。

现在，让我们使用解释器模式来实现这个故事。

首先，我们定义一个抽象的表达式接口 Expression，它包含一个 interpret() 方法来解释和执行表达式：

public interface Expression {
    int interpret(Context context);
}

然后，我们实现具体的表达式类，包括动物表达式 DuckExpression、PigExpression 和 CowExpression，以及数量表达式 NumberExpression 和总体数量表达式 TotalExpression：

public class DuckExpression implements Expression {
    @Override
    public int interpret(Context context) {
        return context.getDuckCount();
    }
}

public class PigExpression implements Expression {
    @Override
    public int interpret(Context context) {
        return context.getPigCount();
    }
}

public class CowExpression implements Expression {
    @Override
    public int interpret(Context context) {
        return context.getCowCount();
    }
}

public class NumberExpression implements Expression {
    private Expression animalExpression;

    public NumberExpression(Expression animalExpression) {
        this.animalExpression = animalExpression;
    }

    @Override
    public int interpret(Context context) {
        return animalExpression.interpret(context);
    }
}

public class TotalExpression implements Expression {
    private List<Expression> animalExpressions;

    public TotalExpression(List<Expression> animalExpressions) {
        this.animalExpressions = animalExpressions;
    }

    @Override
    public int interpret(Context context) {
        int total = 0;
        for (Expression expression : animalExpressions) {
            total += expression.interpret(context);
        }
        return total;
    }
}

接下来，我们定义一个上下文类 Context，用于保存动物的数量：

public class Context {
    private int duckCount;
    private int pigCount;
    private int cowCount;

    public int getDuckCount() {
        return duckCount;
    }

    public void setDuckCount(int duckCount) {
        this.duckCount = duckCount;
    }

    public int getPigCount() {
        return pigCount;
    }

    public void setPigCount(int pigCount) {
        this.pigCount = pigCount;
    }

    public int getCowCount() {
        return cowCount;
    }

    public void setCowCount(int cowCount) {
        this.cowCount = cowCount;
    }
}

最后，我们可以使用这些表达式来解析并执行农场主人的问题：

public class Farm {
    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context();
        context.setDuckCount(5);
        context.setPigCount(3);
        context.setCowCount(2);

        Expression expression = new TotalExpression(Arrays.asList(
                new NumberExpression(new DuckExpression()),
                new NumberExpression(new PigExpression()),
                new NumberExpression(new CowExpression())
        ));

        int total = expression.interpret(context);
        System.out.println("Total number of animals: " + total);
    }
}

在上述示例中，我们定义了农场主人的问题，并使用解释器模式来解析和执行这个问题。通过将问题表示为语言规则，并使用解释器模式，我们能够根据规则解释和执行问题，并得到了农场中动物的总数量。

五、优缺点

优点：

1. 灵活性：解释器模式可以根据语法规则解析和执行复杂的表达式，具有很高的灵活性。
2. 可扩展性：易于添加新的表达式或修改现有的表达式规则，从而适应不同的需求。
3. 易于实现语法树：解释器模式可以帮助构建抽象语法树，使得对复杂语言结构的处理更加直观和可控。

缺点：

1. 复杂性：随着语法规则的复杂性增加，解释器模式的实现可能变得复杂且难以维护。
2. 性能问题：解释器模式对于大型语法规则或深层次嵌套的表达式可能存在性能问题。

总结

总结来说，解释器模式适用于需要解析和执行简单语法规则的场景，并且提供了一种灵活、可扩展的方式来处理复杂的表达式。通过将问题表示为语言规则