Java大话设计模式学习总结（二十七）---解释器模式

解释器模式（interpreter），给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。
来自大话设计模式

参考文章
JAVA设计模式（22）：行为型-解释器模式（Interpreter）

参考文章中的例子：
例如机器人控制指令“down run 10 and left move 20”，可以采用解释器来实现对指令的解析。

抽象表达式AbstractNode

//抽象表达式  
abstract class AbstractNode {  
    public abstract String interpret();  
}

终结符表达式与非终结符表达式

//And解释：非终结符表达式  
class AndNode extends AbstractNode {  
    private AbstractNode left; //And的左表达式  
    private AbstractNode right; //And的右表达式  
  
    public AndNode(AbstractNode left, AbstractNode right) {  
        this.left = left;  
        this.right = right;  
    }  
      
    //And表达式解释操作  
    public String interpret() {  
        return left.interpret() + "再" + right.interpret();  
    }  
}  
  
//简单句子解释：非终结符表达式  
class SentenceNode extends AbstractNode {  
    private AbstractNode direction;  
    private AbstractNode action;  
    private AbstractNode distance;  
  
    public SentenceNode(AbstractNode direction,AbstractNode action,AbstractNode distance) {  
        this.direction = direction;  
        this.action = action;  
        this.distance = distance;  
    }  
      
    //简单句子的解释操作  
    public String interpret() {  
        return direction.interpret() + action.interpret() + distance.interpret();  
    }     
}  
  
//方向解释：终结符表达式  
class DirectionNode extends AbstractNode {  
    private String direction;  
      
    public DirectionNode(String direction) {  
        this.direction = direction;  
    }  
      
    //方向表达式的解释操作  
    public String interpret() {  
        if (direction.equalsIgnoreCase("up")) {  
            return "向上";  
        }  
        else if (direction.equalsIgnoreCase("down")) {  
            return "向下";  
        }  
        else if (direction.equalsIgnoreCase("left")) {  
            return "向左";  
        }  
        else if (direction.equalsIgnoreCase("right")) {  
            return "向右";  
        }  
        else {  
            return "无效指令";  
        }  
    }  
}  
  
//动作解释：终结符表达式  
class ActionNode extends AbstractNode {  
    private String action;  
      
    public ActionNode(String action) {  
        this.action = action;  
    }  
      
    //动作（移动方式）表达式的解释操作  
    public String interpret() {  
        if (action.equalsIgnoreCase("move")) {  
            return "移动";  
        }  
        else if (action.equalsIgnoreCase("run")) {  
            return "快速移动";  
        }  
        else {  
            return "无效指令";  
        }  
    }  
}  
  
//距离解释：终结符表达式  
class DistanceNode extends AbstractNode {  
    private String distance;  
      
    public DistanceNode(String distance) {  
        this.distance = distance;  
    }  
      
//距离表达式的解释操作  
    public String interpret() {  
        return this.distance;  
    }     
}

指令处理类

class InstructionHandler {  
    private String instruction;  
    private AbstractNode node;  
      
    public void handle(String instruction) {  
        AbstractNode left = null, right = null;  
        AbstractNode direction = null, action = null, distance = null;  
        Stack stack = new Stack(); //声明一个栈对象用于存储抽象语法树  
        String[] words = instruction.split(" "); //以空格分隔指令字符串  
        for (int i = 0; i < words.length; i++) {  
//本实例采用栈的方式来处理指令，如果遇到“and”，则将其后的三个单词作为三个终结符表达式连成一个简单句子SentenceNode作为“and”的右表达式，而将从栈顶弹出的表达式作为“and”的左表达式，最后将新的“and”表达式压入栈中。                   if (words[i].equalsIgnoreCase("and")) {  
                left = (AbstractNode)stack.pop(); //弹出栈顶表达式作为左表达式  
                String word1= words[++i];  
                direction = new DirectionNode(word1);  
                String word2 = words[++i];  
                action = new ActionNode(word2);  
                String word3 = words[++i];  
                distance = new DistanceNode(word3);  
                right = new SentenceNode(direction,action,distance); //右表达式  
                stack.push(new AndNode(left,right)); //将新表达式压入栈中  
            }  
            //如果是从头开始进行解释，则将前三个单词组成一个简单句子SentenceNode并将该句子压入栈中  
            else {  
                String word1 = words[i];  
                direction = new DirectionNode(word1);  
                String word2 = words[++i];  
                action = new ActionNode(word2);  
                String word3 = words[++i];  
                distance = new DistanceNode(word3);  
                left = new SentenceNode(direction,action,distance);  
                stack.push(left); //将新表达式压入栈中  
            }  
        }  
        this.node = (AbstractNode)stack.pop(); //将全部表达式从栈中弹出  
    }  
      
    public String output() {  
        String result = node.interpret(); //解释表达式  
        return result;  
    }  
}

主程序


class Client {  
    public static void main(String args[]) {  
        String instruction = "up move 5 and down run 10 and left move 5";  
        InstructionHandler handler = new InstructionHandler();  
        handler.handle(instruction);  
        String outString;  
        outString = handler.output();  
        System.out.println(outString);  
    }  
}
结果：
向上移动5再向下快速移动10再向左移动5

解释器模式需要解决的是，如果一种特定类型的问题发生的频率足够高，那么可能就值得将该问题的各个实例表述为一个简单语言中的句子。这样就可以构建一个解释器，该解释器通过解释这些句子来解决该问题。

用了解释器模式，就意味着可以很容易地改变和扩展文法，因为该模式使用类来表示文法规则，你可以使用继承来改变或扩展该文法。也比较容易实现文法，因为定义抽象语法树中各个节点的类的实现大体类似,这些类都易于直接编写。

解释器模式也有不足，解释器模式为文法中的每一条规则至少定义了一个类，因此包含许多规则的文法可能难以管理和维护。建议当文法非常复杂时，使用其他的技术如语法分析程序或编译器生成器来处理。

Java大话设计模式学习总结（二十七）---解释器模式

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