行为型：解释器模式

目录

1、核心思想

2、实现方式

2.1 模式结构

2.2 实现案例

3、优缺点分析

4、适用场景

5、注意事项

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1、核心思想

目的：针对某种语言并基于其语法特征创建一系列的表达式类（包括终极表达式与非终极表达式）​，利用树结构模式将表达式对象组装起来，最终将其翻译成计算机能够识别并执行的语义树。

概念：解释器模式其实就是一种组合模式的特殊应用，它巧妙地利用了组合模式的数据结构，基于上下文生成表达式（解释器）组合起来的语义树，最终通过逐级递进解释完成上下文的解析。

核心思想：将每个语法规则表示为一个类，通过组合这些类实现复杂语法的解析

举例：

1> 结构型数据库对查询语言SQL的解析

2> 浏览器对HTML语言的解析

3> 操作系统Shell对命令的解析

4> 数学公式

5> 正则表达式

2、实现方式

2.1 模式结构

五个核心角色：

• AbstractExpression（抽象表达式）​：定义解释器的标准接口interpret()，所有终极表达式类与非终极表达式类均需实现此接口。
• TerminalExpression（终极表达式）​：抽象表达式接口的实现类，具有原子性、不可拆分性的表达式。表示语法中的基本元素（如变量、常量），直接完成具体的解释操作。
• NonTerminalExpression（非终极表达式）​：抽象表达式接口的实现类，包含一个或多个表达式接口引用，所以它所包含的子表达式可以是非终极表达式，也可以是终极表达式。表示语法中的组合规则（如运算、逻辑表达式），通过递归调用子表达式完成解释。
• Context（上下文）​：需要被解释的语言类，它包含符合解释器语法规则的具体语言。存储解释器需要的全局信息（如变量值、环境配置）。
• Client（客户端）​：构建语法树并触发解释操作。

2.2 实现案例

实现一个简单的加减法解释器，支持变量替换（如 x + y - 2）：

//1、抽象表达式
public interface Expression {int interpret(Context context);
}//2、终极表达式
// 变量表达式（终结符）
public class Variable implements Expression {private String name;public Variable(String name) {this.name = name;}@Overridepublic int interpret(Context context) {return context.getValue(name); // 从上下文中获取变量值}
}// 数字表达式（终结符）
public class Number implements Expression {private int value;public Number(int value) {this.value = value;}@Overridepublic int interpret(Context context) {return value; // 直接返回数字值}
}//3、非终极表达式
// 加法表达式（非终结符）
public class Add implements Expression {private Expression left;private Expression right;public Add(Expression left, Expression right) {this.left = left;this.right = right;}@Overridepublic int interpret(Context context) {return left.interpret(context) + right.interpret(context);}
}// 减法表达式（非终结符）
public class Subtract implements Expression {private Expression left;private Expression right;public Subtract(Expression left, Expression right) {this.left = left;this.right = right;}@Overridepublic int interpret(Context context) {return left.interpret(context) - right.interpret(context);}
}//4、上下文：存储变量值
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class Context {private Map<String, Integer> variables = new HashMap<>();public void setValue(String name, int value) {variables.put(name, value);}public int getValue(String name) {return variables.getOrDefault(name, 0);}
}//5、客户端：构建语法树并解释
public class Client {public static void main(String[] args) {Context context = new Context();context.setValue("x", 5);context.setValue("y", 3);// 构建表达式：x + y - 2Expression expression = new Subtract(new Add(new Variable("x"), new Variable("y")),new Number(2));int result = expression.interpret(context);System.out.println("计算结果：" + result); // 输出：6（5+3-2=6）}
}

3、优缺点分析

优点：

• 易于扩展语法：新增语法规则只需添加新的表达式类。

• 符合单一职责原则：每个表达式类只负责一个语法规则。

• 灵活组合：通过嵌套表达式实现复杂逻辑。

缺点：

• 类数量膨胀：复杂语法需要大量表达式类，增加维护难度。

• 执行效率低：递归解释可能导致性能问题。

• 难以处理复杂语法：对层级嵌套较多的语法（如编程语言）支持较差。

4、适用场景

• 领域特定语言（DSL）

  • 如SQL条件解析、金融规则引擎、游戏技能脚本。

• 简单语法解析

  • 如数学表达式、布尔逻辑表达式、配置文件解析。

• 需要动态扩展语法

  • 如工作流引擎中的条件分支配置。

5、注意事项

• 避免过度设计

  • 若语法简单且稳定，可直接使用现成的解析库（如ANTLR、JavaCC）。

• 优化性能

  • 对高频调用的解释器，可预编译表达式或缓存中间结果。

• 处理语法错误

  • 需在解释过程中添加语法校验和异常处理逻辑。