解释器模式

问题

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通过解释器模式来实现四则运算，如计算a+b-c的值，具体要求
1.先输入表达式的形式，比如atb+c-d+e要求表达式的字母不能重复
2.在分别输人a ,b, c, d,e的值t

传统方案解决四则运算问题

  1. 编写一个方法，接收表达式的形式，然后根据用户输入的数值进行解析，得到结果
  2. 问题分析:如果加入新的运算符，比如*、/、(等等，不利于扩展，另外让一个方法来
    解析会造成程序结构混乱，不够清晰.
  3. 解决方案:可以考虑使用解释器模式，即:表达式→解释器(可以有多种)→结
    果

基本介绍

  1. 在编译原理中，一个算术表达式通过词法分析器形成词法单元，而后这些词法单元再通过语法分析器构建语法分析树，最终形成一颗抽象的语法分析树。这里的词法分析器和语法分析器都可以看做是解释器
  2. 解释器模式(Interpreter Pattern):是指给定一个语言(表达式)，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，使用该解释器来解释语言中的句子(表达式)
  3. 应用场景
    • 应用可以将一个需要解释执行的语言中的句子表示为一个抽象语法树
    • 一些重复出现的问题可以用一种简单的语言来表达
    • 一个简单语法需要解释的场景
  4. 这样的例子还有，比如编译器、运算表达式计算、正则表达式、机器人等
解释器模式的结构图
  1. 抽象表达式（Abstract Expression）角色：定义解释器的接口，约定解释器的解释操作，主要包含解释方法 interpret()。
  2. 终结符表达式（Terminal Expression）角色：是抽象表达式的子类，用来实现文法中与终结符相关的操作，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。
  3. 非终结符表达式（Nonterminal Expression）角色：也是抽象表达式的子类，用来实现文法中与非终结符相关的操作，文法中的每条规则都对应于一个非终结符表达式。
  4. 环境（Context）角色：通常包含各个解释器需要的数据或是公共的功能，一般用来传递被所有解释器共享的数据，后面的解释器可以从这里获取这些值。
  5. 客户端（Client）：主要任务是将需要分析的句子或表达式转换成使用解释器对象描述的抽象语法树，然后调用解释器的解释方法，当然也可以通过环境角色间接访问解释器的解释方法。

源码分析

Spring

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public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个parser对象
        SpelExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();
        //通过parser对象获取到一个expression对象
        org.springframework.expression.Expression expression = parser.parseExpression("100 * (2 + 400 )");
        int result = (int) expression.getValue();
        System.out.println(result);
    }
}

注意事项

  • 当有一个语言需要解释执行，可将该语言中的句子表示为一个抽象语法树，就可以考虑使用解释器模式,让程序具有良好的扩展性
  • 应用场景:编译器、运算表达式计算、正则表达式、机器人等
  • 使用解释器可能带来的问题:解释器模式会引起类膨胀、解释器模式采用递归调用方法，将会导致调试非常复杂、效率可能降低.