Java设计模式之|Java设计模式之 [19] 行为型模式 - 解释器模式 Java设计模式之[19]行为型模式

简介 1.在编译原理中,一个算数表达式通常是词法分析器形成词法单元,而后这些词法单元在通过语法分析器构建语法分析树,最终形成一个抽象的语法分析树.这里的词法分析器和语法分析器都可以看成是解释器
2.解释器模式(Interpreter Pattern):是指定一个语言(表达式),定义它的文法的一种表示,并定义一个解释器,使用该解释器来解释语言中的句子(表达式)
3.应用场景

应用可以将一个需要执行的语言中的句子表示为一个抽象语法树.
一些重复出现的问题可以用一种简单的语言来表达
一个简单的语法需要解释的场景
4.这样的例子还有:比如编译器.运算表达式,正则表达式,机器人等

原理类图与角色分析 1.类图

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类图
2.角色分析
Context:是环境角色,含有解释器之外的全局信息
AbstractExpression:抽象表达式,声明一个抽象的解释操作,这个方法为抽象语法树中所有节点共享
TerminalExpression: 为终结者表达式.实现与文法中的终结符相关的解释操作
NoTerminalExpression : 为非终结者表达式,为文法中的非终结符实现的解释操作
说明:输入Context 和 TerminalExpression信息通过Cilent 输入即可
案例分析四则运算问题通过解释器模式来实现四则运算,如计算 a+b-c 的值具体要求
1.先输入表达式的形式比如 a+b+c-d-e 要求表达式的字母不能重复,
2,分别输入 a,b,c,d,e 的值
3.然后计算出结果

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计算结果问题分析 1.编写一个方法,接收表达式的形式,然后根据用户输入的数值进行解析计算,得到结果
2.问题分析:如果输入新的运算符.比如 / * 等等不利于拓展另外一个方法来解析会造成程序结构混乱
3.解决方案:可以考虑使用解释器模式即 : 表达式 ==>> 解释器 (可以有多种) ==>> 结果
解释器模式实现四则运算 1.思路和图解分析

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2.代码实现

public class AddExpression extends SymbolExpression{public AddExpression(Expression left, Expression right) { super(left, right); }public int interpreter(HashMap var) { return super.left.interpreter(var) + super.right.interpreter(var); } }

public class Calculator {// 定义表达式 private Expression expression; // 构造函数传参，并解析 public Calculator(String expStr) { // 安排运算先后顺序 Stack stack = new Stack<>(); char[] charArray = expStr.toCharArray(); Expression left = null; Expression right = null; for (int i = 0; i < charArray.length; i++) { switch (charArray[i]) { case '+': // left = stack.pop(); // right = new VarExpression(String.valueOf(charArray[++i])); // stack.push(new AddExpression(left, right)); // break; case '-': // left = stack.pop(); right = new VarExpression(String.valueOf(charArray[++i])); stack.push(new SubExpression(left, right)); break; default: stack.push(new VarExpression(String.valueOf(charArray[i]))); break; } } this.expression = stack.pop(); }public int run(HashMap var) { return this.expression.interpreter(var); } }

public abstract class Expression {public abstract int interpreter(HashMap var); }

public class SubExpression extends SymbolExpression {public SubExpression(Expression left, Expression right) { super(left, right); }public int interpreter(HashMap var) { return super.left.interpreter(var) - super.right.interpreter(var); } }

/** * 抽象运算符号解析器这里，每个运算符合都只和自己左右两个数字有关系， * 但左右两个数字有可能也是一个解析的结果，无论何种类型，都是Expression类的实现类 * * @author Administrator * */ public class SymbolExpression extends Expression {protected Expression left; protected Expression right; public SymbolExpression(Expression left, Expression right) { this.left = left; this.right = right; }@Override public int interpreter(HashMap var) { // TODO Auto-generated method stub return 0; } }

public class VarExpression extends Expression {private String key; public VarExpression(String key) { this.key = key; }@Override public int interpreter(HashMap var) { return var.get(this.key); } }

测试

public class ClientTest {public static void main(String[] args) throws IOException { // TODO Auto-generated method stub String expStr = getExpStr(); HashMap var = getValue(expStr); Calculator calculator = new Calculator(expStr); System.out.println("运算结果：" + expStr + "=" + calculator.run(var)); }// 获得表达式 public static String getExpStr() throws IOException { System.out.print("请输入表达式："); return (new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))).readLine(); }// 获得值映射 public static HashMap getValue(String expStr) throws IOException { HashMap map = new HashMap<>(); for (char ch : expStr.toCharArray()) { if (ch != '+' && ch != '-') { if (!map.containsKey(String.valueOf(ch))) { System.out.print("请输入" + String.valueOf(ch) + "的值："); String in = (new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))).readLine(); map.put(String.valueOf(ch), Integer.valueOf(in)); } } }return map; } }

测试结果

请输入表达式：a+b+c-d-e 请输入a的值：10 请输入b的值：50 请输入c的值：12 请输入d的值：78 请输入e的值：20 运算结果：a+b+c-d-e=-26

解释器设计模式在Spring框架应用的源码分析 1.Spring框架中,SpelExpressionParser 就使用到解释器模式

import org.springframework.expression.Expression; import org.springframework.expression.spel.standard.SpelExpressionParser; public class Interpreter {public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub //创建一个 Parser 对象 SpelExpressionParser parser = new SpelExpressionParser(); // //通过 Parser 对象获取到一个Expression对象 //会根据不同的Parser 对象，返回不同的 Expression对象 Expression expression = parser.parseExpression("10 * (2 + 1) * 1 + 66"); //96 int result = (Integer) expression.getValue(); System.out.println(result); }}

解释器模式的注意事项和细节 【Java设计模式之|Java设计模式之 [19] 行为型模式 - 解释器模式】1.当有一个语言需要解释执行.可将该语言中的句子表示为一个抽象语法树,就可以考虑使用编译器模式,让程序具有良好的拓展性
2.应用场景:编译器,运算表达式计算.正则表达式,机器人等
3.使用解释器可能带来的问题:解释器模式会引起类膨胀,解释器模式采用递归调用方法,将会导致调试程序非常复杂,效率可能降低