【设计模式】行为型-解释器模式

文章目录

• 前言
• 一、概念
• 二、核心结构
• [三、Java 代码实现（加减运算解释器）](#三、Java 代码实现（加减运算解释器）)
• • [1. 抽象表达式](#1. 抽象表达式)
  • [2. 终结符：数字](#2. 终结符：数字)
  • [3. 非终结符：加法](#3. 非终结符：加法)
  • [4. 非终结符：减法](#4. 非终结符：减法)
  • [5. 客户端（构建语法树并解释）](#5. 客户端（构建语法树并解释）)
• 四、优缺点
• • 优点
  • 缺点
• 五、应用场景
• 六、总结

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前言

如果某个特定类型的问题频繁发生 ，且可以用简单语法、规则表达式 来表达，我们就可以构建一个解释器，让它解释这些"语法句子"，从而解决问题。比如：SQL 解析、正则表达式、规则引擎、公式计算、DSL 等。解释器模式 就是为自定义语言、规则、表达式提供解释执行能力的行为型设计模式。

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一、概念

解释器模式（Interpreter Pattern） 是一种行为型设计模式 ，核心思想：
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。

简单理解：

• 把语法规则 拆成一个个表达式；
• 每个表达式负责解释自己；
• 组合起来就能解释一整句话。

一句话总结：
自定义语法 → 拆成表达式 → 逐个解释。

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二、核心结构

1. AbstractExpression（抽象表达式）
   定义解释接口 interpret()。
2. TerminalExpression（终结符表达式）
   最小单元，不能再拆（如数字、变量）。
3. NonTerminalExpression（非终结符表达式）
   组合多个表达式（如 + - * / 逻辑运算）。
4. Context（上下文）
   全局信息、变量、环境数据。
5. Client
   构建语法树，调用解释。

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三、Java 代码实现（加减运算解释器）

实现一个最简单的：数字 + 加法 + 减法 解释器。

1. 抽象表达式

public interface Expression {
    int interpret();
}

2. 终结符：数字

// 终结表达式：数字
public class NumberExpression implements Expression {
    private int number;

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

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

3. 非终结符：加法

// 非终结：加法
public class AddExpression implements Expression {
    private Expression left;
    private Expression right;

    public AddExpression(Expression left, Expression right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }

    @Override
    public int interpret() {
        return left.interpret() + right.interpret();
    }
}

4. 非终结符：减法

// 非终结：减法
public class SubExpression implements Expression {
    private Expression left;
    private Expression right;

    public SubExpression(Expression left, Expression right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }

    @Override
    public int interpret() {
        return left.interpret() - right.interpret();
    }
}

5. 客户端（构建语法树并解释）

解释：10 + 5 - 3

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 10 + 5 - 3
        
        Expression num10 = new NumberExpression(10);
        Expression num5 = new NumberExpression(5);
        Expression num3 = new NumberExpression(3);

        // 10+5
        Expression add = new AddExpression(num10, num5);
        // (10+5)-3
        Expression sub = new SubExpression(add, num3);

        System.out.println("结果：" + sub.interpret());
    }
}

输出：

结果：12

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四、优缺点

优点

• 语法由类表示，易扩展、易修改规则
• 易于实现简单 DSL / 规则引擎
• 符合开闭原则：新增表达式只需加类

缺点

• 复杂文法会造成类爆炸
• 效率低，不适合复杂语法
• 调试困难

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五、应用场景

• 正则表达式引擎
• SQL 解析器
• 规则引擎（简单规则）
• 公式计算（Excel 表达式）
• 配置文件解析
• 自定义 DSL 脚本

经典应用：

• Java 正则 Pattern/Matcher
• Spring EL 表达式
• MyBatis OGNL
• Aviator 表达式引擎

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六、总结

1. 解释器模式 = 自定义语法 + 表达式拆分 + 递归解释
2. 核心：每个规则对应一个表达式类
3. 结构：抽象表达式 + 终结/非终结表达式 + 上下文
4. 适合简单语法、规则频繁变化的场景
5. 复杂语法请用专业工具（ANTLR、JavaCC），不要手写解释器