【设计模式】解释器模式 ( 简介 | 适用场景 | 优缺点 | 代码示例 )

韩曙亮

发布于 2023-03-29 15:29:56

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发布于 2023-03-29 15:29:56

文章被收录于专栏：韩曙亮的移动开发专栏

文章目录

一、解释器模式简介

解释器模式 : 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 ;

文法可以理解成一种语法 ;

为了解释一种语言 , 而为语言创建的解释器 ;

如 : Java 代码 , 需要编译器进行编译之后才能运行 , 这个编译器就相当于解释器 ;

解释器模式类型 : 行为型 ;

二、解释器模式适用场景

解释器模式适用场景 : 某个特定类型问题发生频率足够高 ;

日志处理 : 使用脚本语言或编程语言处理日志时 , 有很多服务会产生大量的日志 , 需要对日志进行解析 , 生成报表 ;

各个服务的日志格式不同 , 数据中的要素相同 , 这种情况下 , 通过程序解决上述问题 , 主要的解决方案就是使用解释器模式 ;

日常项目中 , 解释器模式使用情况很少 ;

解释器一般是开源包 , 如 Express4J , JEP ;

三、解释器模式优缺点

解释器模式优点 : 语法由很多类表示 , 容易改变及扩展 " 语言 " ;

" 语言 " 用引号标注 , 这些语言不足以称为一门编程语言 ;

解释器模式缺点 : 如果语法规则数目太多 , 会增加系统复杂度 ;

每个规则都要与之对应一个类 , 如果规则太多 , 则需要创建很多类 ;

解释器模式在实际业务中 , 是使用频率很低的设计模式 ;

四、解释器模式与适配器模式

解释器模式与适配器模式 : 这两个模式类似 , 但是略有不同 ;

适配器模式 : 不需要预先知道适配器的规则 ;
解释器模式 : 需要预先将规则写好 , 根据规则执行解释 ;

五、解释器模式代码示例

业务场景 :

输入字符串

10 2 3 + *

将字符串使用空格切割成数组遇到数字直接入栈遇到运算符 , 从栈中取出两个数据 , 进行计算 , 将计算结果再放入栈中遍历完毕后 , 最终的栈内数据就是最终结果

1、解释器接口

package interpreter;

/**
 * 解释器接口
 */
public interface Interpreter {
    /**
     * 解释方法
     * @return
     */
    int interpret();
}

2、加法解释器

package interpreter;

/**
 * 加法解释器
 *      实现 Interpreter 解释器 接口
 * 用于实现加法计算
 *      加法有加数 和 被加数 , 两个加数分别也都是一个解释器
 */
public class AddInterpreter implements Interpreter {
    /**
     * 第一个表达式
     */
    private Interpreter firstInterpreter;

    /**
     * 第二个表达式
     */
    private Interpreter secondInterpreter;

    public AddInterpreter(Interpreter firstInterpreter,
                          Interpreter secondInterpreter) {
        this.firstInterpreter = firstInterpreter;
        this.secondInterpreter = secondInterpreter;
    }

    @Override
    public int interpret() {
        return this.firstInterpreter.interpret() +
                this.secondInterpreter.interpret();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "+";
    }
}

3、乘法解释器

package interpreter;

/**
 * 乘法解释器
 *      实现 Interpreter 解释器 接口
 * 用于实现乘法计算
 *      两个乘数分别也都是一个解释器
 */
public class MultiInterpreter implements Interpreter {
    /**
     * 第一个表达式
     */
    private Interpreter firstInterpreter;

    /**
     * 第二个表达式
     */
    private Interpreter secondInterpreter;

    public MultiInterpreter(Interpreter firstInterpreter,
                            Interpreter secondInterpreter) {
        this.firstInterpreter = firstInterpreter;
        this.secondInterpreter = secondInterpreter;
    }

    @Override
    public int interpret() {
        return this.firstInterpreter.interpret() *
                this.secondInterpreter.interpret();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "*";
    }
}

4、整型解释器

package interpreter;

/**
 * 数字解释器
 *      实现 Interpreter 解释器 接口
 */
public class NumberInterpreter implements Interpreter {
    /**
     * 核心数字
     *      需要将传入的数据转为数字
     */
    private int number;

    /**
     * 直接设置数字类型
     * @param number
     */
    public NumberInterpreter(int number) {
        this.number = number;
    }

    /**
     * 将字符串转为数字类型
     * @param number
     */
    public NumberInterpreter(String number) {
        this.number = Integer.parseInt(number);
    }

    @Override
    public int interpret() {
        return this.number;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "" + this.number;
    }
}

5、语法解析类

package interpreter;

import java.util.Stack;

/**
 * 语法解析
 */
public class ExpressionParser {
    /**
     * 存放解释器的栈
     *      栈的特点是先进后出
     */
    private Stack<Interpreter> stack = new Stack<>();

    /**
     * 解析字符串语法
     * @param str
     */
    public void parse(String str) {
        // 通过空格分割字符串
        String[] strArray = str.split(" ");

        // 遍历栈中的字符串
        for (String symbol : strArray) {
            if (!OperatorUtils.isOperator(symbol)) {
                // 如果不是操作符 , 说明是数字 , 则直接入栈
                Interpreter interpreter = new NumberInterpreter(symbol);
                stack.push(interpreter);
                System.out.println(symbol + " 入栈");
            } else {
                // 如果是操作符 , 则数据出栈 , 处理是操作符运算的情况

                // 取出两个需要计算的元素
                Interpreter firstInterpreter = stack.pop();
                System.out.println(firstInterpreter + " 出栈");
                Interpreter secondInterpreter = stack.pop();
                System.out.println(secondInterpreter + " 出栈");

                // 获取 运算符号 对应的解释器
                Interpreter operator = OperatorUtils.
                        getExpressionInterpretor(
                                symbol,
                                firstInterpreter,
                                secondInterpreter);
                System.out.println("运算符 " + operator + " 出栈");

                // 计算 运算符 运算结果
                int result = operator.interpret();

                // 将计算结果你年入栈
                NumberInterpreter numberInterpreter = new NumberInterpreter(result);
                stack.push(numberInterpreter);
                System.out.println("计算结果 " + result + " 入栈");
            }
        }

        // 取出最终计算结果 , 计算完毕后 , 整个栈必然只剩下一个元素
        int result = stack.pop().interpret();
        System.out.println("最终计算结果 : " + result);
    }
}

6、工具类

package interpreter;

public class OperatorUtils {
    /**
     * 判断传入的符号字符串是否是操作符
     * @param symbol
     * @return
     */
    public static boolean isOperator(String symbol) {
        return symbol.equals("+") || symbol.equals("*");
    }

    public static Interpreter getExpressionInterpretor(
            String symbol,
            Interpreter firstInterpreter,
            Interpreter secondInterpreter) {
        Interpreter interpreter = null;
        if (symbol.equals("+")) {
            interpreter = new AddInterpreter(firstInterpreter, secondInterpreter);
        } else if (symbol.equals("*")) {
            interpreter = new MultiInterpreter(firstInterpreter, secondInterpreter);
        }
        return interpreter;
    }
}

7、测试类

package interpreter;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 将字符串使用空格切割成数组
        // 遇到数字直接入栈
        // 遇到运算符 , 从栈中取出两个数据 , 进行计算 , 将计算结果再放入栈中
        // 遍历完毕后 , 最终的栈内数据就是最终结果
        String text = "10 2 3 + *";

        ExpressionParser parser = new ExpressionParser();
        parser.parse(text);
    }
}

执行结果 :

10 入栈
2 入栈
3 入栈
3 出栈
2 出栈
运算符 + 出栈
计算结果 5 入栈
5 出栈
10 出栈
运算符 * 出栈
计算结果 50 入栈
最终计算结果 : 50

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原始发表：2021-08-17，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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