浅谈Java解释器模式

**请注意！请注意！！！**今天讲给大家讲解非常“有用”的设计模式，解释器模式！！！

设计模式有三大种类，一种是创建型模式，一种是结构型模式，最后一种是行为性模式，那么解释器模式属于哪一种呢？带领大家一起来了解学习解释器模式！

本次介绍围绕着以下五点展开。什么是解释器模式？用来做什么？怎么做？有哪些优点？有哪些不足？

解释器模式顾名思义，就是用来定义和解释。

给定一种特定语言，这个语言有特定的文法，解释器可以解释这个语言中的句子含义。即解释器提供一种语言，如java，同时它也提供一种手段去解析java语言写出来的代码。

大家可能也会想到这就是类似编译原理，一个算术表达式要经过词法分析，语法分析，构建语法树啥的；还有正则表达式；SQL解析，编译器等等，其实都是解析式模式的一种实现。

那怎么做？一个是说要有像编译原理中的终结符和非终结符，构建一颗语法树。同时需要有一个环境类，来管理输入和输出。

这里我们举一个例子，输入一个表达式a+b-c+d-e，同时给这5个变量赋值，计算出它的值。那么使用解释器模式要如何实现？

我们为解释器定义一个抽象解释类Expression，所有的流转通过interpreter方法实现。

上下文管理输入输出使用一个HashMap去实现。

定义符号解释类SymbolExpression，加法解释类AddExpreesion，减法解释类SubExpression。

类图：

具体代码实现：

public abstract class Expression {

// map中携带了表达式中的变量名(key) 和 对应的值(value)
   public abstract int interpreter(Map<String, Integer> var);

}

public class VarExpression extends Expression {

// 表达式中对应的变量名
   String key;

public VarExpression(String var) {
       this.key = var;
   }

@Override
   public int interpreter(Map<String, Integer> var) {
       return var.get(key);
   }
}

public class SymbolExpression extends Expression {

// +或-符号 左右两边的表达式
   Expression var1;
   Expression var2;

public SymbolExpression(Expression var1, Expression var2) {
       this.var1 = var1;
       this.var2 = var2;
   }

@Override
   public int interpreter(Map<String, Integer> var) {
       // 实现抽象方法
       // 该类不需要用到该方法 默认返回0
       return 0;
   }
}

public class AddExpression extends SymbolExpression {

public AddExpression(Expression var1, Expression var2) {
       super(var1, var2);
   }

@Override
   public int interpreter(Map<String, Integer> var) {
       return var1.interpreter(var) + var2.interpreter(var);
   }
}

public class SubExpression extends SymbolExpression {

public SubExpression(Expression var1, Expression var2) {
       super(var1, var2);
   }

@Override
   public int interpreter(Map<String, Integer> var) {
       return var1.interpreter(var) - var2.interpreter(var);
   }

}

public class Calculator {

// 表达式
   private Expression expression;

// 解析出表达式
   public Calculator(String expStr) {
       Stack<Expression> stack = new Stack<>();
       Expression left, right = null;
       char[] expStrCharArray = expStr.toCharArray();

for(int i = 0; i < expStrCharArray.length; i++) {
           switch (expStrCharArray[i]) {
               case '+':// 加法运算 获取左边表达式 右边数值
                   left = stack.pop();
                   right = new VarExpression(String.valueOf(expStrCharArray[++i]));
                   stack.push(new AddExpression(left, right));
                   break;
               case '-':// 减法运算 获取左边表达式 右边数值
                   left = stack.pop();
                   right = new VarExpression(String.valueOf(expStrCharArray[++i]));
                   stack.push(new SubExpression(left, right));
                   break;
               default:// 表达式中的变量
                   stack.push(new VarExpression(String.valueOf(expStrCharArray[i])));
                   break;
           }
       }
       // 最后会获得被Expression包装起来的一个表达式
       this.expression = stack.pop();
   }

// 计算结果
   public int run(Map<String, Integer> var) {
       return this.expression.interpreter(var);
   }
}

public class Client {

public static void main(String[] args) throws IOException {
       String expStr = getExpStr();
       Map<String, Integer> 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() {
       return "a+b-c+d-e";
   }

//获得值映射
   public static HashMap<String, Integer> getValue(String expStr) throws IOException {
       HashMap<String, Integer> 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;
   }

}

结果

/*
请输入a的值：1
请输入b的值：3
请输入c的值：5
请输入d的值：7
请输入e的值：9
运算结果：a+b-c+d-e=-3
*/

或许看代码会有点云里雾里，希望大家能手动敲一遍，或许会对整个过程有更进一步的理解，在编码的同时不断思考，提升自我。

很容易发现解释器模式是属于行为性模式的一种，这种模式更关注对象之间的通信。

解释器模式优点，结构清晰，可拓展性好。但也有缺点，一般用在比较底层场景，平常敲代码可使用的场景比较少，并且解释器模式采用的是递归的方式，当语言比较长，性能不高；同时如果文法比较复杂，也需要更多的相应解释类。

来源：https://blog.csdn.net/KnightHONG/article/details/120693753