概述：解释器模式 := Interpreter Pattern ∈ 行为型模式
模式定义
- 解释器模式 （
Interpreter Pattern）提供了评估语言的语法 或表达式的方式
属于行为型模式。
-
解释器模式给定一个语言 ，定义它的文法的一种表示 ，并定义一个解释器 ，这个解释器 使用该表示来解释语言中的句子。
-
这种模式被用在
SQL解析 、符号处理引擎等。 -
模式的意图
定义一种语言的文法表示，并创建一个解释器，该解释器能够解释该语言中的句子。。
- 主要解决的问题
解释器模式用于构建一个能够解释特定语言或文法 的句子的解释器。
模式结构
解释器模式包含以下几个主要角色：
- 抽象表达式（Abstract Expression）：定义了解释器的抽象接口，声明了解释操作的方法，通常是一个抽象类或接口。
- 终结符表达式（Terminal Expression）：实现了抽象表达式接口的终结符表达式类，用于表示语言中的终结符（如变量、常量等），并实现了对应的解释操作。
- 非终结符表达式（Non-terminal Expression）：实现了抽象表达式接口的非终结符表达式类，用于表示语言中的非终结符（如句子、表达式等），并实现了对应的解释操作。
- 上下文（Context） ：包含解释器之外的一些全局 信息，在解释过程中提供给解释器使用，通常用于存储变量 的值、保存解释器的状态等。
- 客户端（Client）：创建并配置具体的解释器对象，并将需要解释的表达式传递给解释器进行解释。
适用场景
- 当某一特定类型的问题频繁出现，并且可以通过一种简单的语言来表达这些问题的实例时。
实现方式
- 定义【文法】：明确语言的终结符和非终结符。
- 构建【语法树】：根据语言的句子构建对应的语法树结构。
- 创建【环境类】：包含解释过程中所需的全局信息，通常是一个HashMap。
关键代码
- 终结符与非终结符：定义语言的文法结构。
- 环境类：存储解释过程中需要的外部环境信息。
模式特点
优点
- 可扩展性好：容易添加新的解释表达式的方式。
- 灵活性：可以根据需要轻松扩展或修改文法。
- 易于实现简单文法：对于简单的语言，实现起来相对容易。
缺点
- 使用场景有限：只适用于适合使用解释的简单文法。
- 维护困难：对于复杂的文法，维护和扩展变得困难。
- 类膨胀：可能会产生很多类，每个文法规则对应一个类。
- 递归调用：解释器模式通常使用【递归调用】，这可能难以理解和跟踪。
使用建议
- 在需要解释执行语言中的句子时，考虑使用解释器模式。
- 确保文法简单，以避免系统变得过于复杂。
- 解释器模式在 Java 中可能不是首选，如果遇到适用场景，可以考虑使用如
expression4J之类的库来代替。
案例实践
案例总结
- 编译器：解释器模式可以用于编译器设计，将源代码解释为目标代码。
- 正则表达式：解释器模式可以用于解析和执行正则表达式。
- SQL解析：解释器模式可以用于解析和执行SQL语句。
- 文本模板渲染引擎 : 用于将各层级的环境信息渲染到文本模板中，生成最终的SQL、HTML等。著名的文本模板渲染引擎有：Jinjia(2) / Thymeleaf / Freemaker 等。
CASE 解释器模式的简单实现(性别/婚姻)
- 我们将创建一个接口 Expression 和实现了 Expression 接口的实体类。
- 定义作为上下文中主要解释器的 TerminalExpression 类。
- 其他的类 OrExpression、AndExpression 用于创建组合式表达式。
- InterpreterPatternDemo，我们的演示类使用 Expression 类创建规则和演示表达式的解析。
表达式接口 : Expression
java
public interface Expression {
public boolean interpret(String context);
}表达式接口的实现类: TerminalExpression / OrExpression / AndExpression
- TerminalExpression
java
public class TerminalExpression implements Expression {
private String data;
public TerminalExpression(String data){
this.data = data;
}
@Override
public boolean interpret(String context) {
if(context.contains(data)){
return true;
}
return false;
}
}- OrExpression
java
public class OrExpression implements Expression {
private Expression expr1 = null;
private Expression expr2 = null;
public OrExpression(Expression expr1, Expression expr2) {
this.expr1 = expr1;
this.expr2 = expr2;
}
@Override
public boolean interpret(String context) {
return expr1.interpret(context) || expr2.interpret(context);
}
}- AndExpression
java
public class AndExpression implements Expression {
private Expression expr1 = null;
private Expression expr2 = null;
public AndExpression(Expression expr1, Expression expr2) {
this.expr1 = expr1;
this.expr2 = expr2;
}
@Override
public boolean interpret(String context) {
return expr1.interpret(context) && expr2.interpret(context);
}
}Client : InterpreterPatternDemo
- InterpreterPatternDemo : 使用 Expression 类来创建规则，并解析它们。
java
public class InterpreterPatternDemo {
//规则：Robert 和 John 是男性
public static Expression getMaleExpression(){
Expression robert = new TerminalExpression("Robert");
Expression john = new TerminalExpression("John");
return new OrExpression(robert, john);
}
//规则：Julie 是一个已婚的女性
public static Expression getMarriedWomanExpression(){
Expression julie = new TerminalExpression("Julie");
Expression married = new TerminalExpression("Married");
return new AndExpression(julie, married);
}
public static void main(String[] args) {
Expression isMale = getMaleExpression();
Expression isMarriedWoman = getMarriedWomanExpression();
System.out.println("John is male? " + isMale.interpret("John"));
System.out.println("Julie is a married women? "
+ isMarriedWoman.interpret("Married Julie"));
}
}out
log
John is male? true
Julie is a married women? trueCASE 开源 SQL 解析引擎 - Apche Calcite
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