技术成神之路:设计模式(二十三)解释器模式

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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:
// 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;}@Overridepublic 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;}@Overridepublic 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;}@Overridepublic int interpret() {return leftExpression.interpret() - rightExpression.interpret();}
}
调用:
public class InterpreterDemo {public static void main(String[] args) {// 表达式:3 + 5Expression 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 - 2Expression 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
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