解释器模式是一种行为型设计模式，用于定义一种语言的文法，并且构建一个解释器来解释该语言中的句子。这种模式常用于处理简单语言的语法解析。
下面是一个简单的例子，使用Java实现一个基本的四则运算表达式求值器（仅支持加减乘除和括号）。
示例场景：
我们希望创建一个简单的数学表达式求值器，它可以解析并计算像 "3 + 5 * (10 - 4)" 这样的字符串表达式。
解释器模式的核心组件包括：
- 抽象表达式（Abstract Expression）: 声明一个抽象的解释操作。
- 终结符表达式（Terminal Expression）: 实现与文法规则中终结符相关的解释操作。
- 非终结符表达式（Nonterminal Expression）: 为文法规则中的非终结符声明一个解释操作。
- 上下文（Context）: 包含解释器之外的一些全局信息。
下面是具体的代码实现：
java
import java.util.Stack;
// 抽象表达式接口
interface Expression {
int interpret();
}
// 终结符表达式：数字
class NumberExpression implements Expression {
private final int number;
public NumberExpression(int number) {
this.number = number;
}
@Override
public int interpret() {
return number;
}
}
// 非终结符表达式基类：二元操作符
abstract class BinaryOperation implements Expression {
protected final Expression leftOperand;
protected final Expression rightOperand;
public BinaryOperation(Expression leftOperand, Expression rightOperand) {
this.leftOperand = leftOperand;
this.rightOperand = rightOperand;
}
}
// 加法操作
class AddExpression extends BinaryOperation {
public AddExpression(Expression leftOperand, Expression rightOperand) {
super(leftOperand, rightOperand);
}
@Override
public int interpret() {
return leftOperand.interpret() + rightOperand.interpret();
}
}
// 减法操作
class SubtractExpression extends BinaryOperation {
public SubtractExpression(Expression leftOperand, Expression rightOperand) {
super(leftOperand, rightOperand);
}
@Override
public int interpret() {
return leftOperand.interpret() - rightOperand.interpret();
}
}
// 乘法操作
class MultiplyExpression extends BinaryOperation {
public MultiplyExpression(Expression leftOperand, Expression rightOperand) {
super(leftOperand, rightOperand);
}
@Override
public int interpret() {
return leftOperand.interpret() * rightOperand.interpret();
}
}
// 除法操作
class DivideExpression extends BinaryOperation {
public DivideExpression(Expression leftOperand, Expression rightOperand) {
super(leftOperand, rightOperand);
}
@Override
public int interpret() {
if (rightOperand.interpret() == 0) {
throw new ArithmeticException("Cannot divide by zero");
}
return leftOperand.interpret() / rightOperand.interpret();
}
}
public class InterpreterPatternDemo {
// 表达式的解析方法
public static Expression parse(String expression) {
Stack stack = new Stack<>();
String[] tokens = expression.split("\\s+");
for (String token : tokens) {
switch (token) {
case "+":
Expression addRight = stack.pop();
Expression addLeft = stack.pop();
stack.push(new AddExpression(addLeft, addRight));
break;
case "-":
Expression subRight = stack.pop();
Expression subLeft = stack.pop();
stack.push(new SubtractExpression(subLeft, subRight));
break;
case "*":
Expression mulRight = stack.pop();
Expression mulLeft = stack.pop();
stack.push(new MultiplyExpression(mulLeft, mulRight));
break;
case "/":
Expression divRight = stack.pop();
Expression divLeft = stack.pop();
stack.push(new DivideExpression(divLeft, divRight));
break;
default:
stack.push(new NumberExpression(Integer.parseInt(token)));
break;
}
}
return stack.pop();
}
public static void main(String[] args) {
String expression = "3 + 5 * (10 - 4)";
Expression parsedExpression = parse(expression.replaceAll("\\(", "").replaceAll("\\)", ""));
System.out.println("Parsed expression: " + expression);
System.out.println("Result: " + parsedExpression.interpret());
}
}说明：
在这个例子中，我们实现了四种基本的操作：加、减、乘、除。每个操作都被表示为一个实现了 Expression 接口的具体类。通过栈的数据结构，我们可以方便地对表达式进行解析和计算。