三 行为型-解释器模式

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image.png 其他设计模式介绍
创建型: 工厂方法 抽象工厂 原型
结构型: 适配器 桥接模式 组合模式 装饰模式 外观模式 享元模式 代理模式
行为型: 职责链 命令 解释器 迭代器 中介者 备忘录 状态模式 策略模式 模板方法 访问者

定义

给分析对象定义一个语言,并定义该语言的文法表示,再设计一个解析器来解释语言中的句子。也就是说,用编译语言的方式来分析应用中的实例。这种模式实现了文法表达式处理的接口,该接口解释一个特定的上下文。\

这里提到的文法和句子的概念同编译原理中的描述相同,“文法”指语言的语法规则,而“句子”是语言集中的元素。例如,汉语中的句子有很多,“我是中国人”是其中的一个句子,可以用一棵语法树来直观地描述语言中的句子。\

优点

  1. 扩展性好。由于在解释器模式中使用类来表示语言的文法规则,因此可以通过继承等机制来改变或扩展文法。
  2. 容易实现。在语法树中的每个表达式节点类都是相似的,所以实现其文法较为容易。

缺点

  1. 执行效率较低。解释器模式中通常使用大量的循环和递归调用,当要解释的句子较复杂时,其运行速度很慢,且代码的调试过程也比较麻烦。
  2. 会引起类膨胀。解释器模式中的每条规则至少需要定义一个类,当包含的文法规则很多时,类的个数将急剧增加,导致系统难以管理与维护。
  3. 可应用的场景比较少。在软件开发中,需要定义语言文法的应用实例非常少,所以这种模式很少被使用到。

UML

image.png

模式的实现

解释器模式实现的关键是定义文法规则、设计终结符类与非终结符类、画出结构图,必要时构建语法树,其代码结构如下:

 package net.biancheng.c.interpreter;

//抽象表达式类
interface AbstractExpression {
    public void interpret(String info);    //解释方法
}

//终结符表达式类
class TerminalExpression implements AbstractExpression {
    public void interpret(String info) {
        //对终结符表达式的处理
    }
}

//非终结符表达式类
class NonterminalExpression implements AbstractExpression {
    private AbstractExpression exp1;
    private AbstractExpression exp2;

    public void interpret(String info) {
        //非对终结符表达式的处理
    }
}

//环境类
class Context {
    private AbstractExpression exp;

    public Context() {
        //数据初始化
    }

    public void operation(String info) {
        //调用相关表达式类的解释方法
    }
}

模式的应用场景

前面介绍了解释器模式的结构与特点,下面分析它的应用场景。

  1. 当语言的文法较为简单,且执行效率不是关键问题时。
  2. 当问题重复出现,且可以用一种简单的语言来进行表达时。
  3. 当一个语言需要解释执行,并且语言中的句子可以表示为一个抽象语法树的时候,如 XML 文档解释。

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