# 自定義語言的實現——解釋器模式(三)
18.3 解釋器模式概述
解釋器模式是一種使用頻率相對較低但學習難度較大的設計模式,它用于描述如何使用面向對象語言構成一個簡單的語言解釋器。在某些情況下,為了更好地描述某一些特定類型的問題,我們可以創建一種新的語言,這種語言擁有自己的表達式和結構,即文法規則,這些問題的實例將對應為該語言中的句子。此時,可以使用解釋器模式來設計這種新的語言。對解釋器模式的學習能夠加深我們對面向對象思想的理解,并且掌握編程語言中文法規則的解釋過程。
解釋器模式定義如下:
解釋器模式(Interpreter Pattern):定義一個語言的文法,并且建立一個解釋器來解釋該語言中的句子,這里的“語言”是指使用規定格式和語法的代碼。解釋器模式是一種類行為型模式。
由于表達式可分為終結符表達式和非終結符表達式,因此解釋器模式的結構與組合模式的結構有些類似,但在解釋器模式中包含更多的組成元素,它的結構如圖18-3所示:

圖18-3 解釋器模式結構圖
在解釋器模式結構圖中包含如下幾個角色:
● AbstractExpression(抽象表達式):在抽象表達式中聲明了抽象的解釋操作,它是所有終結符表達式和非終結符表達式的公共父類。
● TerminalExpression(終結符表達式):終結符表達式是抽象表達式的子類,它實現了與文法中的終結符相關聯的解釋操作,在句子中的每一個終結符都是該類的一個實例。通常在一個解釋器模式中只有少數幾個終結符表達式類,它們的實例可以通過非終結符表達式組成較為復雜的句子。
● NonterminalExpression(非終結符表達式):非終結符表達式也是抽象表達式的子類,它實現了文法中非終結符的解釋操作,由于在非終結符表達式中可以包含終結符表達式,也可以繼續包含非終結符表達式,因此其解釋操作一般通過遞歸的方式來完成。
● Context(環境類):環境類又稱為上下文類,它用于存儲解釋器之外的一些全局信息,通常它臨時存儲了需要解釋的語句。
在解釋器模式中,每一種終結符和非終結符都有一個具體類與之對應,正因為使用類來表示每一條文法規則,所以系統將具有較好的靈活性和可擴展性。對于所有的終結符和非終結符,我們首先需要抽象出一個公共父類,即抽象表達式類,其典型代碼如下所示:
```
abstract class AbstractExpression {
public abstract void interpret(Context ctx);
}
```
終結符表達式和非終結符表達式類都是抽象表達式類的子類,對于終結符表達式,其代碼很簡單,主要是對終結符元素的處理,其典型代碼如下所示:
```
class TerminalExpression extends AbstractExpression {
public void interpret(Context ctx) {
//終結符表達式的解釋操作
}
}
```
對于非終結符表達式,其代碼相對比較復雜,因為可以通過非終結符將表達式組合成更加復雜的結構,對于包含兩個操作元素的非終結符表達式類,其典型代碼如下:
```
class NonterminalExpression extends AbstractExpression {
private AbstractExpression left;
private AbstractExpression right;
public NonterminalExpression(AbstractExpression left,AbstractExpression right) {
this.left=left;
this.right=right;
}
public void interpret(Context ctx) {
//遞歸調用每一個組成部分的interpret()方法
//在遞歸調用時指定組成部分的連接方式,即非終結符的功能
}
}
```
除了上述用于表示表達式的類以外,通常在解釋器模式中還提供了一個環境類Context,用于存儲一些全局信息,通常在Context中包含了一個HashMap或ArrayList等類型的集合對象(也可以直接由HashMap等集合類充當環境類),存儲一系列公共信息,如變量名與值的映射關系(key/value)等,用于在進行具體的解釋操作時從中獲取相關信息。其典型代碼片段如下:
```
class Context {
private HashMap map = new HashMap();
public void assign(String key, String value) {
//往環境類中設值
}
public String lookup(String key) {
//獲取存儲在環境類中的值
}
}
```
當系統無須提供全局公共信息時可以省略環境類,可根據實際情況決定是否需要環境類。
思考
繪制加法/減法解釋器的類圖并編寫核心實現代碼。
- Introduction
- 基礎知識
- 設計模式概述
- 從招式與內功談起——設計模式概述(一)
- 從招式與內功談起——設計模式概述(二)
- 從招式與內功談起——設計模式概述(三)
- 面向對象設計原則
- 面向對象設計原則之單一職責原則
- 面向對象設計原則之開閉原則
- 面向對象設計原則之里氏代換原則
- 面向對象設計原則之依賴倒轉原則
- 面向對象設計原則之接口隔離原則
- 面向對象設計原則之合成復用原則
- 面向對象設計原則之迪米特法則
- 六個創建型模式
- 簡單工廠模式-Simple Factory Pattern
- 工廠三兄弟之簡單工廠模式(一)
- 工廠三兄弟之簡單工廠模式(二)
- 工廠三兄弟之簡單工廠模式(三)
- 工廠三兄弟之簡單工廠模式(四)
- 工廠方法模式-Factory Method Pattern
- 工廠三兄弟之工廠方法模式(一)
- 工廠三兄弟之工廠方法模式(二)
- 工廠三兄弟之工廠方法模式(三)
- 工廠三兄弟之工廠方法模式(四)
- 抽象工廠模式-Abstract Factory Pattern
- 工廠三兄弟之抽象工廠模式(一)
- 工廠三兄弟之抽象工廠模式(二)
- 工廠三兄弟之抽象工廠模式(三)
- 工廠三兄弟之抽象工廠模式(四)
- 工廠三兄弟之抽象工廠模式(五)
- 單例模式-Singleton Pattern
- 確保對象的唯一性——單例模式 (一)
- 確保對象的唯一性——單例模式 (二)
- 確保對象的唯一性——單例模式 (三)
- 確保對象的唯一性——單例模式 (四)
- 確保對象的唯一性——單例模式 (五)
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- 對象的克隆——原型模式(一)
- 對象的克隆——原型模式(二)
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- 對象的克隆——原型模式(四)
- 建造者模式-Builder Pattern
- 復雜對象的組裝與創建——建造者模式(一)
- 復雜對象的組裝與創建——建造者模式(二)
- 復雜對象的組裝與創建——建造者模式(三)
- 七個結構型模式
- 適配器模式-Adapter Pattern
- 不兼容結構的協調——適配器模式(一)
- 不兼容結構的協調——適配器模式(二)
- 不兼容結構的協調——適配器模式(三)
- 不兼容結構的協調——適配器模式(四)
- 橋接模式-Bridge Pattern
- 處理多維度變化——橋接模式(一)
- 處理多維度變化——橋接模式(二)
- 處理多維度變化——橋接模式(三)
- 處理多維度變化——橋接模式(四)
- 組合模式-Composite Pattern
- 樹形結構的處理——組合模式(一)
- 樹形結構的處理——組合模式(二)
- 樹形結構的處理——組合模式(三)
- 樹形結構的處理——組合模式(四)
- 樹形結構的處理——組合模式(五)
- 裝飾模式-Decorator Pattern
- 擴展系統功能——裝飾模式(一)
- 擴展系統功能——裝飾模式(二)
- 擴展系統功能——裝飾模式(三)
- 擴展系統功能——裝飾模式(四)
- 外觀模式-Facade Pattern
- 深入淺出外觀模式(一)
- 深入淺出外觀模式(二)
- 深入淺出外觀模式(三)
- 享元模式-Flyweight Pattern
- 實現對象的復用——享元模式(一)
- 實現對象的復用——享元模式(二)
- 實現對象的復用——享元模式(三)
- 實現對象的復用——享元模式(四)
- 實現對象的復用——享元模式(五)
- 代理模式-Proxy Pattern
- 設計模式之代理模式(一)
- 設計模式之代理模式(二)
- 設計模式之代理模式(三)
- 設計模式之代理模式(四)
- 十一個行為型模式
- 職責鏈模式-Chain of Responsibility Pattern
- 請求的鏈式處理——職責鏈模式(一)
- 請求的鏈式處理——職責鏈模式(二)
- 請求的鏈式處理——職責鏈模式(三)
- 請求的鏈式處理——職責鏈模式(四)
- 命令模式-Command Pattern
- 請求發送者與接收者解耦——命令模式(一)
- 請求發送者與接收者解耦——命令模式(二)
- 請求發送者與接收者解耦——命令模式(三)
- 請求發送者與接收者解耦——命令模式(四)
- 請求發送者與接收者解耦——命令模式(五)
- 請求發送者與接收者解耦——命令模式(六)
- 解釋器模式-Interpreter Pattern
- 自定義語言的實現——解釋器模式(一)
- 自定義語言的實現——解釋器模式(二)
- 自定義語言的實現——解釋器模式(三)
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- 自定義語言的實現——解釋器模式(五)
- 自定義語言的實現——解釋器模式(六)
- 迭代器模式-Iterator Pattern
- 遍歷聚合對象中的元素——迭代器模式(一)
- 遍歷聚合對象中的元素——迭代器模式(二)
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- 中介者模式-Mediator Pattern
- 協調多個對象之間的交互——中介者模式(一)
- 協調多個對象之間的交互——中介者模式(二)
- 協調多個對象之間的交互——中介者模式(三)
- 協調多個對象之間的交互——中介者模式(四)
- 協調多個對象之間的交互——中介者模式(五)
- 備忘錄模式-Memento Pattern
- 撤銷功能的實現——備忘錄模式(一)
- 撤銷功能的實現——備忘錄模式(二)
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- 觀察者模式-Observer Pattern
- 對象間的聯動——觀察者模式(一)
- 對象間的聯動——觀察者模式(二)
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- 對象間的聯動——觀察者模式(四)
- 對象間的聯動——觀察者模式(五)
- 對象間的聯動——觀察者模式(六)
- 狀態模式-State Pattern
- 處理對象的多種狀態及其相互轉換——狀態模式(一)
- 處理對象的多種狀態及其相互轉換——狀態模式(二)
- 處理對象的多種狀態及其相互轉換——狀態模式(三)
- 處理對象的多種狀態及其相互轉換——狀態模式(四)
- 處理對象的多種狀態及其相互轉換——狀態模式(五)
- 處理對象的多種狀態及其相互轉換——狀態模式(六)
- 策略模式-Strategy Pattern
- 算法的封裝與切換——策略模式(一)
- 算法的封裝與切換——策略模式(二)
- 算法的封裝與切換——策略模式(三)
- 算法的封裝與切換——策略模式(四)
- 模板方法模式-Template Method Pattern
- 模板方法模式深度解析(一)
- 模板方法模式深度解析(二)
- 模板方法模式深度解析(三)
- 訪問者模式-Visitor Pattern
- 操作復雜對象結構——訪問者模式(一)
- 操作復雜對象結構——訪問者模式(二)
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- 操作復雜對象結構——訪問者模式(四)
- 設計模式趣味學習(復習)
- 設計模式與足球(一)
- 設計模式與足球(二)
- 設計模式與足球(三)
- 設計模式與足球(四)
- 設計模式綜合應用實例
- 多人聯機射擊游戲
- 多人聯機射擊游戲中的設計模式應用(一)
- 多人聯機射擊游戲中的設計模式應用(二)
- 數據庫同步系統
- 設計模式綜合實例分析之數據庫同步系統(一)
- 設計模式綜合實例分析之數據庫同步系統(二)
- 設計模式綜合實例分析之數據庫同步系統(三)