interpreter

解释器 Interpreter

✨模式类型✨✨	✨✨难度✨ ✨	✨✨实用性✨✨	✨✨重要程度✨✨	✨✨经典性✨✨	✨✨历史性✨
行为型模式	★★★★ ⬇️	★★★ ⬆️	★★★ ⬆️	💚 ⬆️	💚 ⬆️

概念

解释器模式(Interpreter Pattern)提供了评估语言的语法或表达式的方式，它属于行为型模式。这种模式实现了一个表达式接口，该接口解释一个特定的上下文。这种模式被用在 SQL 解析、符号处理引擎等。可利用场景比较少，JAVA 中如果碰到可以用 expression4J 库去实现。

用途

给定一个语言，定义它的文法表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该标识来解释语言中的句子。主要解决对于一些固定文法构建一个解释句子的解释器。

模式架构

使用表达式解析一个复杂的语句，利用不同解释器的组合构建一个复杂又简单的表达式语句。

参与角色对象

• Context 上下文角色：包含解释器之外的一些全局信息。
• AbstractExpression 抽象表达式角色：抽象出公共的表达式部分，提供子表达式继承使用。
• TerminalExpression 终结符表达式角色：每个终结符都需要一个 TerminalExpression。
• NonTerminalExpression 具体表达式角色：实现具体的表达式，完成一个语句中的一个部分的解释。

UML关系图

优点与缺点

• 优点

  • 可扩展性比较好，灵活。可以进行不同的解释器对象组合，构建复杂的语句。
  • 增加了新的解释表达式的方式。 通过对象的方式可以表达复杂的语句。
  • 易于实现简单文法。只需用实现interpreter接口中的方法，将解释器对象进行组合叠加就能完成。

• 缺点

  • 可利用场景比较少。
  • 对于复杂的文法比较难维护。
  • 解释器模式会引起类膨胀。
  • 解释器模式采用递归调用方法。

代码实现

解释器模式的实现要点如下：

• 定义上下文角色对象Context用于接收解析的表达式字符串数据信息。
• 定义抽象表达式角色AbstractExpression，提供抽象方法interpret()用于计算单个表达式组合结果。
• 定义终结符表达式角色TerminalExpression，继承AbstractExpression，接收字符串将其转换为独立的结果，用于计算表达式之间的数据运算，并实现抽象方法interpret()返回转换后的数据。
• 定义具体表达式角色NonTerminalExpression，继承AbstractExpression，接收两个AbstractExpression的构造参数，并实现抽象方法interpret()，计算出结果。

示例参考

• 解释器模式

应用场景

解释器模式适用于：

• 可以将一个需要解释执行的语言中的句子表示为一个抽象语法树。当存在要解释的语言时，请使用解释器模式，并且可以将语言中的语句表示为抽象语法树。
• 语法很简单。对于复杂的语法，语法的类层次结构变得庞大且难以管理。在这种情况下，解析器生成器等工具是更好的选择。他们可以解释表达式而无需构建抽象语法树，这可以节省空间和可能的时间。
• 效率不是一个关键问题。最有效的解释器通常不是通过直接解释解析树而是通过首先将它们翻译成另一种形式来实现的。例如，正则表达式通常会转换为状态机。但即便如此，翻译器也可以通过Interpreter模式实现，因此模式仍然适用。
• 一些重复出现的问题可以用一种简单的语言来进行表达。 一个简单语法需要解释的场景。

应用实例参考

JavaSDK

• java.util.Pattern
• java.text.Normalizer
• java.text.Format - all subclasses
• javax.el.ELResolver

GoSDK

PythonSDK

JavaScript Libs

总结

• 解释器模式实现了一个表达式接口，该接口解释一个特定的上下文。这种模式被用在 SQL 解析、符号处理引擎等。
• 解释器模式给定一个语言，定义它的文法表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该标识来解释语言中的句子。主要解决对于一些固定文法构建一个解释句子的解释器。
• 解释器模式优点：可扩展性比较好，灵活。可以进行不同的解释器对象组合，构建复杂的语句；增加了新的解释表达式的方式。 通过对象的方式可以表达复杂的语句；易于实现简单文法。只需用实现interpreter接口中的方法，将解释器对象进行组合叠加就能完成。
• 解释器模式使用场景： 可以将一个需要解释执行的语言中的句子表示为一个抽象语法树；一些重复出现的问题可以用一种简单的语言来进行表达；一个简单语法需要解释的场景。