二十三、解释器模式——设计模式学习笔记

xiaoxiao2021-02-27  179

作为一个编程菜鸟,过去在学习设计模式的时候,老师给推荐了一本《大话设计模式》。阅读以后受益匪浅,可惜当初没有坚持看完。 最近有时间了,又重新捡起来学习了一遍,整理了一下笔记,由于本人能力有限,欢迎大家批评指正。

1.解释器模式 Interpreter Pattern

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解释器模式属于行为模式,提供了评估语言的语法或表达式的方法,实现了一个表达式接口,该接口解释一个特定的上下文。被用在SQL解析、符号处理引擎等。解释器模式需要解决的是,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势力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。通常当有一个语言需要解释执行,并且你可以将该语言中的句子表示为一个抽象语法树时,可使用解释器模式。可利用场景比较少,JAVA中如果碰到可以用expression4J代替。

2.unl类图

3.组成

(1)AbstractExpress

抽象表达式,声明一个抽象的解释操作,这个接口为抽象语法树中所有的节点所共享。

(2)TerminalExpress

终结符表达式,实现与文法中的终结符相关联的解释操作。实现抽象表达式中所要求的接口,主要是一个interpret()方法。文法中每一个终结符都有一个具体终结表达式与之相对应。

(3)NonterminalExpress

非终结符表达式,为文法中的非终结符实现解释操作。对文法中每一条规则R1、R2……Rn都需要一个具体的非终结符表达式类。通过实现抽象表达式的interpret()方法实现解释操作。解释操作以递归方式调用上面所提到的代表R1、R2……Rn中各个符号的实例变量。

(4)Context

包含解释器之外的一些全局信息

(5)Client

客户端代码,构建表示该文法定义的语言中一个特定的句子抽象语法树。调用解释操作。

4.优缺点

容易地改变和扩展文法,因为该模式使用类来表示文法规则,你可以使用继承来改变或扩展该文法。也比容易实现文法,因为定义抽象语法树中各个节点的类的实现大体类似,这些类都易于直接编写。 可扩展性好、灵活;增加了新的解释表达式的方法;易于实现简单文法解释器的不足之处在于,为文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文法可能难以管理和维护。建议当文法非常复杂时,使用其他的技术如语法分析程序或编译器生成器来处理。 可利用场景较少;对复杂文法较难维护;会引起类膨胀;采用递归调用方法

5.实例

(1)需求

定义一套规则,O表示音阶“O 1”表示低音阶,O表示音阶“O 2”表示中音阶,O表示音阶“O 3”表示高音阶;P表示休止符,”C D E F G A B “表示”Do-Re-Mi-So-La-Ti“;音符长度1表示一拍,2表示二拍,0.5表示半拍,0.25表示四分之一拍,以此类推。编写音乐程序。

(2)uml类图

(3)代码

a.演奏内容类
package com.longinus.ip; public class PlayContext { private String text; public String getText() { return text; } public void setText(String text) { this.text = text; } }
b.表达式类
package com.longinus.ip; public abstract class Expression { public void interpret(PlayContext context) { if (context == null && context != null || context.getText().length() == 0) { return; } else { String playKey = context.getText().substring(0,1); context.setText(context.getText().substring(2)); double playValue = Double.parseDouble(context.getText().substring(0,context.getText().indexOf(" "))); context.setText(context.getText().substring(context.getText().indexOf(" ") + 1)); excute(playKey,playValue); } } public abstract void excute(String playKey, double playValue); }
c.音符类
package com.longinus.ip; public class Note extends Expression { @Override public void excute(String playKey, double playValue) { String note = ""; switch (playKey) { 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; default: break; } System.out.print(note); } }
d.音阶类
package com.longinus.ip; public class Scale extends Expression { @Override public void excute(String playKey, double playValue) { String scale = ""; switch ((int)playValue) { case 1: scale = "低音 "; break; case 2: scale = "中音 "; break; case 3: scale = "高音 "; break; } System.out.print(scale); } }
e.音速类
package com.longinus.ip; public class Speed extends Expression { @Override public void excute(String playKey, double playValue) { String speed = ""; if (playValue < 500) { speed = "快速 "; } else if (playValue >= 1000) { speed = "慢速 "; } else { speed ="中速 "; } System.out.print(speed); } }
f.客户端
package com.longinus.ip; public class Test { public static void main(String[] args) { PlayContext context = new PlayContext(); System.out.println("上海滩"); context.setText("T 500 O 2 E 0.5 G 0.5 A 3 E 0.5 G 0.5 D 3 E 0.5 G 0.5 A 0.5 O 3 C 1 O 2 A 0.5 G 1 C 0.5 E 0.5 D 3 "); Expression expression = null; while (context.getText().length() > 0) { switch (context.getText().charAt(0) + "") { case "O": expression = new Scale(); break; case "T": expression = new Speed(); break; case "C": case "D": case "E": case "F": case "G": case "A": case "B": expression = new Note(); break; } expression.interpret(context); } } }
g.输出结果
上海滩 中速 中音 3 5 6 3 5 2 3 5 6 高音 1 中音 6 5 1 3 2
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