基于Java的解释器设计模式

在北京的黄梅伢

在北京的黄梅伢

2016-01-29 12:57

基于Java的解释器设计模式,基于Java的解释器设计模式
  一、引子

  其实没有什么好的例子引入解释器模式,因为它描述了如何构成一个简单的语言解释器,主要应用在使用面向对象语言开发编译器中;在实际应用中,我们可能很少碰到去构造一个语言的文法的情况。

  虽然你几乎用不到这个模式,但是看一看还是能受到一定的启发的。

  二、定义与结构

  解释器模式的定义如下:定义语言的文法,并且建立一个解释器来解释该语言中的句子。它属于类的行为模式。这里的语言意思是使用规定格式和语法的代码。

  在GOF的书中指出: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。而且当文法简单、效率不是关键问题的时候效果最好。

  这也就是解释器模式应用的环境了。

  让我们来看看神秘的解释器模式是由什么来组成的吧。

  1) 抽象表达式角色:声明一个抽象的解释操作,这个接口为所有具体表达式角色(抽象语法树中的节点)都要实现的。

  什么叫做抽象语法树呢?《java与模式》中给的解释为:抽象语法树的每一个节点都代表一个语句,而在每个节点上都可以执行解释方法。这个解释方法的执行就代表这个语句被解释。由于每一个语句都代表这个语句被解释。由于每一个语句都代表一个常见的问题的实例,因此每一个节点上的解释操作都代表对一个问题实例的解答。

  2) 终结符表达式角色:具体表达式。

  a) 实现与文法中的终结符相关联的解释操作

  b) 而且句子中的每个终结符需要该类的一个实例与之对应

  3) 非终结符表达式角色:具体表达式。

  a) 文法中的每条规则R::=R1R2…Rn都需要一个非终结符表带式角色

  b) 对于从R1到Rn的每个符号都维护一个抽象表达式角色的实例变量

  c) 实现解释操作,解释一般要递归地调用表示从R1到Rn的那些对象的解释操作

  4) 上下文(环境)角色:包含解释器之外的一些全局信息。

  5) 客户角色:

  a) 构建(或者被给定)表示该文法定义的语言中的一个特定的句子的抽象语法树

  b) 调用解释操作

  放上张解释器结构类图吧,这也是来自于GOF的书中。




  对每一个角色都给出了详细的职责,而且在类图中给出五个角色之间的关系。这样实现起来也不是很困难了,下面举了一个简单的例子,希望能加深你对解释器模式的理解。

(本文来源于图老师网站,更多请访问https://m.tulaoshi.com/java/)

   三、举例

  来举一个加减乘除的例子吧,实现思路来自于《java与模式》中的例子。每个角色的功能按照上面提到的规范来实现。

  //上下文(环境)角色,使用HashMap来存储变量对应的数值

  class Context
  {
  private Map valueMap = new HashMap();
  public void addValue(Variable x , int y)
  {
  Integer yi = new Integer(y);
  valueMap.put(x , yi);
  }

  public int LookupValue(Variable x)
  {
  int i = ((Integer)valueMap.get(x)).intValue();
  return i ;
  }
  }

  //抽象表达式角色,也可以用接口来实现

  abstract class Expression
  {
  public abstract int interpret(Context con);
  }

  //终结符表达式角色

  class Constant extends Expression
  {
  private int i ;
  public Constant(int i)
  {
  this.i = i;
  }

  public int interpret(Context con)
  {
  return i ;
  }
  }

  class Variable extends Expression
  {
  public int interpret(Context con)
  {
  //this为调用interpret方法的Variable对象
  return con.LookupValue(this);
  }
  }

  //非终结符表达式角色

  class Add extends Expression
  {
  private Expression left ,right ;
  public Add(Expression left , Expression right)
  {
  this.left = left ;
  this.right= right ;
  }

  public int interpret(Context con)
  {
  return left.interpret(con) + right.interpret(con);
  }
  }

  class Subtract extends Expression
  {
  private Expression left , right ;
  public Subtract(Expression left , Expres

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