技术成神之路：设计模式（二十三）解释器模式

相关文章：技术成神之路：二十三种设计模式(导航页)

介绍

解释器模式（Interpreter Pattern）是一种行为设计模式，用于定义一种语言的文法表示，并提供一个解释器来处理这种文法。它用于处理具有特定语法或表达式的场景。

1. 定义

解释器模式定义了一种语言的文法表示，并定义一个解释器用来解释语言中的句子。

2. 主要作用

提供一种方式来评估语言的文法或表达式：解释器模式允许系统解析和执行由文法定义的语言。
简化对复杂表达式的处理：通过将复杂的表达式分解为简单的表达式，可以降低处理的复杂性。
易于扩展：新的语法可以通过添加新的终结符或非终结符类轻松扩展。

3. 解决的问题

处理和解析特定语言或表达式的需求。
提供一种清晰的方式来定义文法及其解释。
使得对文法和表达式的扩展变得简单明了。

4. 模式原理

包含角色：

抽象表达式（Expression）： 一个接口或抽象类，定义了解释方法（interpret()）。所有具体表达式都要实现这个接口。
终结符表达式（TerminalExpression）： 具体的表达式类，代表语法中的终结符。在解释器中，这些类通常与输入的基本元素对应，如某个具体的字符或词汇。
非终结符表达式（NonterminalExpression）： 这也是一个具体的表达式类，用于解释由多个表达式组成的复杂表达式。它通常用于构造更复杂的语法结构，并实现解释方法。
上下文（Context）： 上下文对象用于存储解释器的状态信息，包括输入字符串和其他相关数据。它在解析过程中提供必要的上下文信息给各个表达式。

UML类图：

示例代码：

java 复制代码

// 抽象表达式
interface Expression {
    int interpret();
}

// 终结符表达式：数字
class Number implements Expression {
    private int number;

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

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

// 非终结符表达式：加法
class Add implements Expression {
    private Expression leftExpression;
    private Expression rightExpression;

    public Add(Expression left, Expression right) {
        this.leftExpression = left;
        this.rightExpression = right;
    }

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

// 非终结符表达式：减法
class Subtract implements Expression {
    private Expression leftExpression;
    private Expression rightExpression;

    public Subtract(Expression left, Expression right) {
        this.leftExpression = left;
        this.rightExpression = right;
    }

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

调用：

c 复制代码

public class InterpreterDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 表达式：3 + 5
        Expression three = new Number(3);
        Expression five = new Number(5);
        Expression add = new Add(three, five);

        System.out.println("Result: " + add.interpret());  // 输出: Result: 8

        // 表达式：10 - 2
        Expression ten = new Number(10);
        Expression two = new Number(2);
        Expression subtract = new Subtract(ten, two);

        System.out.println("Result: " + subtract.interpret());  // 输出: Result: 8
    }
}

emm...这个模式才是冷门中的冷门，由于只能在特定领域使用，让我们动手写的情况很少，一般只是在源码中会见到，下面就举几个源码中的例子吧，加深下印象：

1. Java 正则表达式

正则大家都用过吧，可以把一些特定的字符通过正则转化为我们预期的效果，在正则表达式中 Pattern类负责解析正则表达式的语法，而Matcher类则用于执行该模式的匹配。

2. Android 自定义 View 的属性解析

自定义视图会解析 XML 中定义的属性,在自定义视图的构造函数中，通过AttributeSet来解析XML中定义的属性，类似于解释器的功能。

3. DSL (领域特定语言) 解析

DSL 正如其名，在特定领域下的语言，这个语言可以由你自己定制，常见的在Kotlin中有很多语法糖都运用了DSL，在一些指定场景下很实用，在Android开发中，Gradle构建脚本使用一种基于Groovy的DSL来定义构建配置，Gradle解析器使用了解释器模式。

这个模式，不要求一定要掌握，但要见到认识，给面试官能吹nb就行了😎。

5. 优缺点

优点：

易于改变和扩展文法。
容易实现简单的语言解释器。

缺点：

对复杂的文法不太适用，类数目会增加。
解释器模式会引起性能问题。

6. 应用场景

解析特定的语言或格式（例如：数学表达式、SQL查询、正则表达式）。
定义简单的文法规则并提供语法分析功能。
在领域特定语言（DSL）中，提供一种简单的语法解析方式。

7. 总结

解释器模式适用于简单的语法解析和解释场景，但不适合复杂的语法结构。它通过类和对象的组合，灵活定义和扩展语法结构。

至此，23种设计模式告一段落