深入理解Java设计模式之解释器模式

一、什么是解释器模式

定义：给定一个语言，定义一个文法的一种表示，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。

解释器模式所涉及的角色如下所示：

（1）抽象表达式(Expression)角色：声明一个所有的具体表达式角色都需要实现的抽象接口。这个接口主要是一个interpret()方法，称做解释操作。

（2）终结符表达式(Terminal Expression)角色：实现了抽象表达式角色所要求的接口，主要是一个interpret()方法；文法中的每一个终结符都有一个具体终结表达式与之相对应。比如有一个简单的公式R=R1+R2，在里面R1和R2就是终结符，对应的解析R1和R2的解释器就是终结符表达式。

（3）非终结符表达式(Nonterminal Expression)角色：文法中的每一条规则都需要一个具体的非终结符表达式，非终结符表达式一般是文法中的运算符或者其他关键字，比如公式R=R1+R2中，“+"就是非终结符，解析“+”的解释器就是一个非终结符表达式。

（4）环境(Context)角色：这个角色的任务一般是用来存放文法中各个终结符所对应的具体值，比如R=R1+R2，我们给R1赋值100，给R2赋值200。这些信息需要存放到环境角色中，很多情况下我们使用Map来充当环境角色就足够了。

二、解释器模式的使用场景

1.当有一个语言需要解释执行，并且你可将该语言中的句子表示为一个抽象语法树，可以使用解释器模式。而当存在以下情况时该模式效果最好

2.该文法的类层次结构变得庞大而无法管理。此时语法分析程序生成器这样的工具是最好的选择。他们无需构建抽象语法树即可解释表达式，这样可以节省空间而且还可能节省时间。

3.效率不是一个关键问题，最高效的解释器通常不是通过直接解释语法分析树实现的，而是首先将他们装换成另一种形式，例如，正则表达式通常被装换成状态机，即使在这种情况下，转换器仍可用解释器模式实现，该模式仍是有用的

三、解释器模式的优缺点

优点：

1. 可以很容易地改变和扩展方法，因为该模式使用类来表示方法规则，你可以使用继承来改变或扩展该方法。

2.也比较容易实现方法，因为定义抽象语法树总各个节点的类的实现大体类似，这些类都易于直接编写。

3.解释器模式就是将一句话，转变为实际的命令程序执行而已。而不用解释器模式本身也可以分析，但通过继承抽象表达式的方式，由于依赖转置原则，使得文法的扩展和维护都带来的方便。

缺点：

解释器模式为方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方法可能难以管理和维护。因此当方法非常复杂时，使用其他的技术如语法分析程序或编译器生成器来处理。

四、解释器模式的实现

音乐解释器

演奏内容类（Context）

//演奏内容类（Context）
class PlayContext
{
    //演奏文本
    private string text;
    public string PlayText
    {
        get { return text; }
        set { text = value; }
    }
}

表达式类（AbstractExpression）

//表达式类（AbstractExpression）
abstract class Expression
{
    //解释器
    public void Interpret(PlayContext context)
    {
        if (context.PlayText.Length == 0) return;
        string playKey = context.PlayText.Substring(0, 1);
        context.PlayText = context.PlayText.Substring(2);
        double playValue = Convert.ToDouble(context.PlayText.Substring(0, context.PlayText.IndexOf(" ")));
        context.PlayText = context.PlayText.Substring(context.PlayText.IndexOf(" ") + 1);
         Excute(playKey, playValue);
    }
    //执行
    public abstract void Excute(string key, double value);
}

音符类(TerminaExperssion)

//音符类(TerminaExperssion)
class Note : Expression
{
    public override void Excute(string key, double value)
    {
        string note = "";
        switch (key)
        {
            case "C":
                note = "1";
                break;
            case "D":
                note = "2";
                break;
            case "E":
                note = "3";
                break;
            case "F":
                note = "4";
                break;
            case "G":
                note = "5";
                break;
            case "A":
                note = "6";
                break;
            case "B":
                note = "7";
                break;
        }
     }
}
//音符类(TerminaExperssion)
class Scale : Expression
{
    public override void Excute(string key, double value)
    {
        string scale = "";
        switch ((int)value)
        {
            case 1:
                scale = "低音";
                break;
            case 2:
                scale = "中音";
                break;
            case 3:
                scale = "高音";
                break;
        }
     }
}

客户端代码

class Program
{
    //客户端代码
    static void Main(string[] args)
    {
        PlayContext context = new PlayContext();
        context.PlayText = "O 2 E 0.5 G 0.5 A 3 E 0.5";
        Expression expression = null;
        try
        {
            while (context.PlayText.Length > 0)
            {
                string str = context.PlayText.Substring(0, 1);
                switch (str)
                {
                    case "O":
                        expression = new Scale();
                        break;
                    case "P"://当首字母为CDEFGAB及休止符P时，实例化音符
                        expression = new Note();
                        break;
                }
                expression.Interpret(context);
            }
        }
        catch (Exception )
        {
             throw;
        }
         Console.Read();
    }
}