定义

解释器模式是一种行为设计模式，用于定义一种语言的文法，并提供一个解释器来处理该语言的句子。它通过为每个语法规则定义一个类，使得可以将复杂的表达式逐步解析和求值。这种模式适用于需要解析和执行语法规则的场景。

UML图

组成角色

• AbstractExpression（抽象表达式）：声明一个解释操作的接口，所有具体表达式都需要实现这个接口。
• TerminalExpression（终结符表达式）：实现了抽象表达式接口，代表文法中的基本元素，通常用于处理终结符。
• NonTerminalExpression（非终结符表达式）：也实现了抽象表达式接口，通常用于处理文法中的组合结构，调用一个或多个终结符表达式。
• Context（上下文）：存储在解释过程中需要的全局信息，通常包含解释器所需的数据。

工作流程

1. 客户端创建上下文对象并定义一个具体的表达式树。
2. 通过上下文，将输入的句子传递给解释器，解释器会解析该句子。
3. 解析过程通过调用表达式对象的解释方法，逐步解析并返回结果。

代码

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

// AbstractExpression
interface Expression {
    int interpret(Map<String, Integer> context);
}

// TerminalExpression
class Number implements Expression {
    private final int number;

    public Number(int number) {
        this.number = number;
    }

    @Override
    public int interpret(Map<String, Integer> context) {
        return number;
    }
}

// NonTerminalExpression
class Add implements Expression {
    private final Expression left;
    private final Expression right;

    public Add(Expression left, Expression right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }

    @Override
    public int interpret(Map<String, Integer> context) {
        return left.interpret(context) + right.interpret(context);
    }
}

class Subtract implements Expression {
    private final Expression left;
    private final Expression right;

    public Subtract(Expression left, Expression right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }

    @Override
    public int interpret(Map<String, Integer> context) {
        return left.interpret(context) - right.interpret(context);
    }
}

// Client code
public class InterpreterPatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 1 + 2 - 3
        Expression expression = new Subtract(new Add(new Number(1), new Number(2)), new Number(3));
        
        // 计算
        Map<String, Integer> context = new HashMap<>();
        int result = expression.interpret(context);
        
        System.out.println("Result: " + result); // Output: Result: 0
    }
}

优点

• 易于扩展：可以通过增加新的终结符和非终结符类来扩展语言。
• 清晰的结构：每个表达式都有对应的类，使得文法和解析逻辑清晰分离。

缺点

• 类的数量增多：对于复杂文法，可能会导致类的数量激增，管理困难。
• 性能问题：对于复杂的解析过程，可能会导致性能下降，因为每次解释都需要创建新的对象。

使用场景

• 当需要定义一种语言的文法并需要解释它时，例如简单编程语言、正则表达式的解释等。
• 当文法规则相对简单且可扩展时，适合使用解释器模式。