# 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。