# 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:

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。
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- 基礎知識
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