JAVA設(shè)計(jì)模式之解釋器模式詳解
在閻宏博士的《JAVA與模式》一書中開頭是這樣描述解釋器（Interpreter）模式的：
解釋器模式是類的行為模式。給定一個語言之后，解釋器模式可以定義出其文法的一種表示，并同時提供一個解釋器。客戶端可以使用這個解釋器來解釋這個語言中的句子。
解釋器模式的結(jié)構(gòu)
下面就以一個示意性的系統(tǒng)為例，討論解釋器模式的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下所示：
模式所涉及的角色如下所示：
?。?）抽象表達(dá)式(Expression)角色：聲明一個所有的具體表達(dá)式角色都需要實(shí)現(xiàn)的抽象接口。這個接口主要是一個interpret()方法，稱做解釋操作。
?。?）終結(jié)符表達(dá)式(Terminal Expression)角色：實(shí)現(xiàn)了抽象表達(dá)式角色所要求的接口，主要是一個interpret()方法；文法中的每一個終結(jié)符都有一個具體終結(jié)表達(dá)式與之相對應(yīng)。比如有一個簡單的公式R=R1+R2，在里面R1和R2就是終結(jié)符，對應(yīng)的解析R1和R2的解釋器就是終結(jié)符表達(dá)式。
?。?）非終結(jié)符表達(dá)式(Nonterminal Expression)角色：文法中的每一條規(guī)則都需要一個具體的非終結(jié)符表達(dá)式，非終結(jié)符表達(dá)式一般是文法中的運(yùn)算符或者其他關(guān)鍵字，比如公式R=R1+R2中，“+"就是非終結(jié)符，解析“+”的解釋器就是一個非終結(jié)符表達(dá)式。
（4）環(huán)境(Context)角色：這個角色的任務(wù)一般是用來存放文法中各個終結(jié)符所對應(yīng)的具體值，比如R=R1+R2，我們給R1賦值100，給R2賦值200。這些信息需要存放到環(huán)境角色中，很多情況下我們使用Map來充當(dāng)環(huán)境角色就足夠了。
為了說明解釋器模式的實(shí)現(xiàn)辦法，這里給出一個最簡單的文法和對應(yīng)的解釋器模式的實(shí)現(xiàn)，這就是模擬Java語言中對布爾表達(dá)式進(jìn)行操作和求值。
在這個語言中終結(jié)符是布爾變量，也就是常量true和false。非終結(jié)符表達(dá)式包含運(yùn)算符and，or和not等布爾表達(dá)式。這個簡單的文法如下：
Expression ::= Constant | Variable | Or | And | Not
And ::= Expression 'AND' Expression
Or ::= Expression 'OR' Expression
Not ::= 'NOT' Expression
Variable ::= 任何標(biāo)識符
Constant ::= 'true' | 'false'
解釋器模式的結(jié)構(gòu)圖如下所示：
源代碼
抽象表達(dá)式角色
public abstract class Expression {
/**
* 以環(huán)境為準(zhǔn)，本方法解釋給定的任何一個表達(dá)式
*/
public abstract boolean interpret(Context ctx);
/**
* 檢驗(yàn)兩個表達(dá)式在結(jié)構(gòu)上是否相同
*/
public abstract boolean equals(Object obj);
/**
* 返回表達(dá)式的hash code
*/
public abstract int hashCode();
/**
* 將表達(dá)式轉(zhuǎn)換成字符串
*/
public abstract String toString();
}
一個Constant對象代表一個布爾常量
public class Constant extends Expression{
private boolean value;
public Constant(boolean value){
this.value = value;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if(obj != null && obj instanceof Constant){
return this.value == ((Constant)obj).value;
}
return false;
}
@Override
public int hashCode() {
return this.toString().hashCode();
}
@Override
public boolean interpret(Context ctx) {
return value;
}
@Override
public String toString() {
return new Boolean(value).toString();
}
}
一個Variable對象代表一個有名變量
public class Variable extends Expression {
private String name;
public Variable(String name){
this.name = name;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if(obj != null && obj instanceof Variable)
{
return this.name.equals(
((Variable)obj).name);
}
return false;
}
@Override
public int hashCode() {
return this.toString().hashCode();
}
@Override
public String toString() {
return name;
}
@Override
public boolean interpret(Context ctx) {
return ctx.lookup(this);
}
}
代表邏輯“與”操作的And類，表示由兩個布爾表達(dá)式通過邏輯“與”操作給出一個新的布爾表達(dá)式的操作
public class And extends Expression {
private Expression left,right;
public And(Expression left , Expression right){
this.left = left;
this.right = right;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if(obj != null && obj instanceof And)
{
return left.equals(((And)obj).left) &&
right.equals(((And)obj).right);
}
return false;
}
@Override
public int hashCode() {
return this.toString().hashCode();
}
@Override
public boolean interpret(Context ctx) {
return left.interpret(ctx) && right.interpret(ctx);
}
@Override
public String toString() {
return "(" + left.toString() + " AND " + right.toString() + ")";
}
}
代表邏輯“或”操作的Or類，代表由兩個布爾表達(dá)式通過邏輯“或”操作給出一個新的布爾表達(dá)式的操作
public class Or extends Expression {
private Expression left,right;
public Or(Expression left , Expression right){
this.left = left;
this.right = right;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if(obj != null && obj instanceof Or)
{
return this.left.equals(((Or)obj).left) && this.right.equals(((Or)obj).right);
}
return false;
}
@Override
public int hashCode() {
return this.toString().hashCode();
}
@Override
public boolean interpret(Context ctx) {
return left.interpret(ctx) || right.interpret(ctx);
}
@Override
public String toString() {
return "(" + left.toString() + " OR " + right.toString() + ")";
}
}
代表邏輯“非”操作的Not類，代表由一個布爾表達(dá)式通過邏輯“非”操作給出一個新的布爾表達(dá)式的操作
public class Not extends Expression {
private Expression exp;
public Not(Expression exp){
this.exp = exp;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if(obj != null && obj instanceof Not)
{
return exp.equals(
((Not)obj).exp);
}
return false;
}
@Override
public int hashCode() {
return this.toString().hashCode();
}
@Override
public boolean interpret(Context ctx) {
return !exp.interpret(ctx);
}
@Override
public String toString() {
return "(Not " + exp.toString() + ")";
}
}
環(huán)境(Context)類定義出從變量到布爾值的一個映射
public class Context {
private Map<Variable,Boolean> map = new HashMap<Variable,Boolean>();
public void assign(Variable var , boolean value){
map.put(var, new Boolean(value));
}
public boolean lookup(Variable var) throws IllegalArgumentException{
Boolean value = map.get(var);
if(value == null){
throw new IllegalArgumentException();
}
return value.booleanValue();
}
}
客戶端類
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Context ctx = new Context();
Variable x = new Variable("x");
Variable y = new Variable("y");
Constant c = new Constant(true);
ctx.assign(x, false);
ctx.assign(y, true);
Expression exp = new Or(new And(c,x) , new And(y,new Not(x)));
System.out.println("x=" + x.interpret(ctx));
System.out.println("y=" + y.interpret(ctx));
System.out.println(exp.toString() + "=" + exp.interpret(ctx));
}
}
運(yùn)行結(jié)果如下：
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