自定義語言的實現——解釋器模式（五） · 設計模式JAVA版

# 自定義語言的實現——解釋器模式（五） 18.5 再談Context的作用在解釋器模式中，環境類Context用于存儲解釋器之外的一些全局信息，它通常作為參數被傳遞到所有表達式的解釋方法interpret()中，可以在Context對象中存儲和訪問表達式解釋器的狀態，向表達式解釋器提供一些全局的、公共的數據，此外還可以在Context中增加一些所有表達式解釋器都共有的功能，減輕解釋器的職責。在上面的機器人控制程序實例中，我們省略了環境類角色，下面再通過一個簡單實例來說明環境類的用途： Sunny軟件公司開發了一套簡單的基于字符界面的格式化指令，可以根據輸入的指令在字符界面中輸出一些格式化內容，例如輸入“LOOP 2 PRINT楊過 SPACE SPACE PRINT 小龍女 BREAK END PRINT郭靖 SPACE SPACE PRINT 黃蓉”，將輸出如下結果： ``` 楊過小龍女楊過小龍女郭靖黃蓉 ``` 其中關鍵詞LOOP表示“循環”，后面的數字表示循環次數；PRINT表示“打印”，后面的字符串表示打印的內容；SPACE表示“空格”；BREAK表示“換行”；END表示“循環結束”。每一個關鍵詞對應一條命令，計算機程序將根據關鍵詞執行相應的處理操作。現使用解釋器模式設計并實現該格式化指令的解釋，對指令進行分析并調用相應的操作執行指令中每一條命令。 Sunny軟件公司開發人員通過分析，根據該格式化指令中句子的組成，定義了如下文法規則： ``` expression ::= command* //表達式，一個表達式包含多條命令 command ::= loop | primitive //語句命令 loop ::= 'loopnumber' expression 'end' //循環命令，其中number為自然數 primitive ::= 'printstring' | 'space' | 'break' //基本命令，其中string為字符串 ``` 根據以上文法規則，通過進一步分析，繪制如圖18-6所示結構圖： ![](http://my.csdn.net/uploads/201207/04/1341332238_7715.jpg) 圖18-6 格式化指令結構圖在圖18-6中，Context充當環境角色，Node充當抽象表達式角色，ExpressionNode、CommandNode和LoopCommandNode充當非終結符表達式角色，PrimitiveCommandNode充當終結符表達式角色。完整代碼如下所示： ``` import java.util.*; //環境類：用于存儲和操作需要解釋的語句，在本實例中每一個需要解釋的單詞可以稱為一個動作標記(Action Token)或命令 class Context { private StringTokenizer tokenizer; //StringTokenizer類，用于將字符串分解為更小的字符串標記(Token)，默認情況下以空格作為分隔符 private String currentToken; //當前字符串標記 public Context(String text) { tokenizer = new StringTokenizer(text); //通過傳入的指令字符串創建StringTokenizer對象 nextToken(); } //返回下一個標記 public String nextToken() { if (tokenizer.hasMoreTokens()) { currentToken = tokenizer.nextToken(); } else { currentToken = null; } return currentToken; } //返回當前的標記 public String currentToken() { return currentToken; } //跳過一個標記 public void skipToken(String token) { if (!token.equals(currentToken)) { System.err.println("錯誤提示：" + currentToken + "解釋錯誤！"); } nextToken(); } //如果當前的標記是一個數字，則返回對應的數值 public int currentNumber() { int number = 0; try{ number = Integer.parseInt(currentToken); //將字符串轉換為整數 } catch(NumberFormatException e) { System.err.println("錯誤提示：" + e); } return number; } } //抽象節點類：抽象表達式 abstract class Node { public abstract void interpret(Context text); //聲明一個方法用于解釋語句 public abstract void execute(); //聲明一個方法用于執行標記對應的命令 } //表達式節點類：非終結符表達式 class ExpressionNode extends Node { private ArrayList<Node> list = new ArrayList<Node>(); //定義一個集合用于存儲多條命令 public void interpret(Context context) { //循環處理Context中的標記 while (true){ //如果已經沒有任何標記，則退出解釋 if (context.currentToken() == null) { break; } //如果標記為END，則不解釋END并結束本次解釋過程，可以繼續之后的解釋 else if (context.currentToken().equals("END")) { context.skipToken("END"); break; } //如果為其他標記，則解釋標記并將其加入命令集合 else { Node commandNode = new CommandNode(); commandNode.interpret(context); list.add(commandNode); } } } //循環執行命令集合中的每一條命令 public void execute() { Iterator iterator = list.iterator(); while (iterator.hasNext()){ ((Node)iterator.next()).execute(); } } } //語句命令節點類：非終結符表達式 class CommandNode extends Node { private Node node; public void interpret(Context context) { //處理LOOP循環命令 if (context.currentToken().equals("LOOP")) { node = new LoopCommandNode(); node.interpret(context); } //處理其他基本命令 else { node = new PrimitiveCommandNode(); node.interpret(context); } } public void execute() { node.execute(); } } //循環命令節點類：非終結符表達式 class LoopCommandNode extends Node { private int number; //循環次數 private Node commandNode; //循環語句中的表達式 //解釋循環命令 public void interpret(Context context) { context.skipToken("LOOP"); number = context.currentNumber(); context.nextToken(); commandNode = new ExpressionNode(); //循環語句中的表達式 commandNode.interpret(context); } public void execute() { for (int i=0;i<number;i++) commandNode.execute(); } } //基本命令節點類：終結符表達式 class PrimitiveCommandNode extends Node { private String name; private String text; //解釋基本命令 public void interpret(Context context) { name = context.currentToken(); context.skipToken(name); if (!name.equals("PRINT") && !name.equals("BREAK") && !name.equals ("SPACE")){ System.err.println("非法命令！"); } if (name.equals("PRINT")){ text = context.currentToken(); context.nextToken(); } } public void execute(){ if (name.equals("PRINT")) System.out.print(text); else if (name.equals("SPACE")) System.out.print(" "); else if (name.equals("BREAK")) System.out.println(); } } ``` 在本實例代碼中，環境類Context類似一個工具類，它提供了用于處理指令的方法，如nextToken()、currentToken()、skipToken()等，同時它存儲了需要解釋的指令并記錄了每一次解釋的當前標記(Token)，而具體的解釋過程交給表達式解釋器類來處理。我們還可以將各種解釋器類包含的公共方法移至環境類中，更好地實現這些方法的重用和擴展。針對本實例代碼，我們編寫如下客戶端測試代碼： ``` class Client{ public static void main(String[] args){ String text = "LOOP 2 PRINT 楊過 SPACE SPACE PRINT 小龍女 BREAK END PRINT 郭靖 SPACE SPACE PRINT 黃蓉"; Context context = new Context(text); Node node = new ExpressionNode(); node.interpret(context); node.execute(); } } ``` 編譯并運行程序，輸出結果如下： ``` 楊過小龍女楊過小龍女郭靖黃蓉 ``` 思考 > 預測指令“LOOP 2 LOOP 2 PRINT楊過 SPACE SPACE PRINT 小龍女 BREAK END PRINT 郭靖 SPACE SPACE PRINT 黃蓉 BREAK END”的輸出結果。