03-JAVA设计模式-解析器模式

解释器模式

什么是解析器模式

在Java中，解释器模式（Interpreter Pattern）是一种行为设计模式，它给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，该解释器使用该表示来解释语言中的句子。解释器模式主要用于处理包含特定语法规则的简单语言，如数学表达式、SQL语句、配置文件等。

解释器模式主要由以下角色组成：

抽象表达式（Abstract Expression）： 声明一个解释操作的接口，这个接口叫做解释操作。
终结符表达式（Terminal Expression）： 实现抽象表达式接口，该接口表示处理解释器语法中出现的终结符，终结符是语法中不可再分的最小单位。
非终结符表达式（Nonterminal Expression）： 同样实现抽象表达式接口，该接口表示处理解释器语法中出现的非终结符，非终结符是语法中的短语或句子，一般由终结符构成。
环境角色（Context）： 包含解释器之外的全局信息，一般是用来存储有关被解释句子的信息，如符号表的值等。
客户端（Client）： 构建（或给定）表示该文法的抽象语法树，并调用解释器的解释方法来执行程序。

注意：

解析器模式是一种不常用的设计模式

用于描述如何构成已个简单的语言解释器，主要用于使用面相对象语言开发编译器和解释器设计

当我们需要开发一种新的语言是，可以考虑使用

实际开发中尽量不要使用解释器模式，后期维护忽悠很大的麻烦，在项目中，可以使用Jruby,Groovy,java的js引擎来替代解释器的作用，弥补java语言的不足

案例

实现通过输入字符串10+30-25计算得到最终的结果

UML

在这里插入图片描述

实现步骤：

定义解释接口及返回值Expression
创建具体的表达式-数字NumberExpression
创建具体的表达式-符号OperatorExpression
创建具体的表达式-加法AddExpression
创建具体的表达式-减法SubtractionExpression
创建解析类ExpressionParser,实现表达式解析，且用队列存储解析后的表达式，提供interpret()方法执行表达式

实现代码

Expression.java

// 抽象表达式接口
public interface Expression {// 定义解释接口及返回值int interpret();
}

NumberExpression.java

// 具体的表达式-数字
public class NumberExpression implements Expression{// 定义接收值private Integer value;public NumberExpression(Integer value) {this.value = value;}@Overridepublic int interpret() {return value;}
}

OperatorExpression.java

// 具体的表达式-符号
public class OperatorExpression implements Expression{// 定义接收值private char value;public OperatorExpression(char value) {this.value = value;}@Overridepublic int interpret() {return value;}
}

AddExpression.java

// 具体的表达式-加法
public class AddExpression implements Expression{// 解析器左侧表达式private Expression left;// 解析器右侧表达式private Expression right;public AddExpression(Expression left, Expression right) {this.left = left;this.right = right;}@Overridepublic int interpret() {return left.interpret() + right.interpret();}
}

Expression.java

// 具体的表达式-减法
public class SubtractionExpression implements Expression{// 解析器左侧表达式private Expression left;// 解析器右侧表达式private Expression right;public SubtractionExpression(Expression left, Expression right) {this.left = left;this.right = right;}@Overridepublic int interpret() {return left.interpret() - right.interpret();}
}

ExpressionParser.java

import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;// 解析器类
public class ExpressionParser{private String expression;private int index = 0;private Deque<Expression> queue = new ArrayDeque<Expression>();public ExpressionParser(String expression) {this.expression = expression;parse();}// 解析表达式public void parse(){// 判断是否连续数字boolean markDigit = false;// 判断是否连续运算符boolean markOperation = false;while (index < expression.length()){char c = expression.charAt(index);// 字符判断if(Character.isDigit(c) && !markDigit){markDigit = true;markOperation = false;parseNumber();continue;}else if((c == '+' || c == '-') && !markOperation){markDigit = false;markOperation = true;parseOperation();} else {throw new RuntimeException("输入字符错误: " + c);}index++;}}// 解析数字private void parseNumber() {StringBuilder sb = new StringBuilder();while (index < expression.length() && Character.isDigit(expression.charAt(index))) {sb.append(expression.charAt(index));index++;}int number = Integer.parseInt(sb.toString());queue.offer(new NumberExpression(number));}// 解析符号private void parseOperation() {queue.offer(new OperatorExpression(expression.charAt(index)));}// 计算public int interpret() {Expression result = null;int len = queue.size();for (int i = 0; i < len; i++) {Expression pop = queue.poll();if(result == null){result = pop;}else if (pop instanceof OperatorExpression &&  pop.interpret() == '+') {result = new AddExpression(result, queue.poll());i++;}else if (pop instanceof OperatorExpression &&  pop.interpret() == '-') {result = new SubtractionExpression(result, queue.poll());i++;}else {throw new RuntimeException("表达式异常");}}return result.interpret();}
}

TestClient.java

// 测试
public class TestClient {public static void main(String[] args) {String expression = "10+30-25";ExpressionParser parser = new ExpressionParser(expression);System.out.println("Result: " + parser.interpret());}
}