一、介绍，定义
解释器模式（Interpreter Pattern）是一种用得比较少的行为型模式，其提供了一种解释语言的语法或表达式的方式，该模式定义了一个表达式接口，通过该接口解释一个特定的上下文。在这么多的设计模式中，解释器模式在实际运用上相对来说要少很多，因为我们很少会自己去构造一个语言的文法。
给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，该解释器使用该表示来解释语言中的句子。
文法：文章的书写法规，一般用来指以文字、词语、短句、句子的编排而组成的完整语句和文章的合理性组织。例如：“我是程序员”、“我是设计师”等等都是一条文法。
解释器模式的定义：给定一个语言（如由abcdef六个字符组成的字符串集合），定义它的文法的一种表示（如S::=abA*ef和A::=cd），并定义一个解释器，该解释器使用该表示来解释语言中的句子。
二、使用场景
1.如果某个简单的语言需要解释执行，而且可以将该语言中的语句表示为一个抽象语法树时，可以考虑使用解释器模式。
2.在某些特定的领域出现不断重复的问题时，可以将该领域的问题转化为一种语法规则下的语句，然后构建解释器来解释该语句。像这样的从一个具体的符号出发，通过不断应用一些产生式规则从而生成一个字符串的集合，我们将描述这个集合的文法称为形式文法，顾名思义，形式文法与形式语言相对应，用来描述形式语言。
三、UML类图
14.png
四、通用代码
public abstract class AbstractExpression {
/** 抽象的解释方法
* @param context 上下文环境对象
*/
public abstract void interpret(Context context);
}
public class TerminalExpression extends AbstractExpression {
@Override
public void interpret(Context context) {
// 实现文法中与终结符有关的解释操作
}
}
public class NonterminalExpression extends AbstractExpression {
@Override
public void interpret(Context context) {
// 实现文法中与非终结符有关的解释操作
}
}
//上下文环境
public class Context {
}
//客户类
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// 根据文法对特定句子构建抽象语法树后解释
}
}
角色介绍：
AbstractExpression：抽象表达式。
声明一个抽象的解释操作父类，并定义一个抽象的解释方法，其具体的实现在各个具体的子类解释器中完成。
TerminalExpression：终结符表达式。
实现文法中与终结符有关的解释操作。文法中每一个终结符都有一个具体的终结表达式与之对应。
NonterminalExpression：非终结符表达式。
实现文法中与非终结符有关的解释操作。
Context：上下文环境类。
包含解释器之外的全局信息。
Client：客户类。
解释表达式，构建抽象语法树，执行具体的解释操作等。
五、简单实现
解释器模式的应用范围相当广泛，一个比较常见的场景是对算术表达式的解释，如表达式“m + n + p”，如果使用解释器模式对该表达式进行解释，那么代表数字的m、n和p三个字母我们就可以看成是终结符号，而“+”这个算术运算符号则可当作非终结符号。同样地，我们可以先创建一个抽象解释器表示数学运算。
public abstract class ArithmeticExpression {
/**
* 抽象的解析方法
* 具体的解析逻辑由具体的子类实现
*
* @return 解析得到具体的值
*/
public abstract int interpret();
}
ArithmeticExpression有两个直接子类，NumExpression和OperatorExpression，其中NumExpression用于对数字进行解释：
public class NumExpression extends ArithmeticExpression {
private int num;
public NumExpression(int num) {
this.num = num;
}
@Override
public int interpret() {
return num;
}
}
//运算符号抽象解释器 为所有运算符号解释器共性的提取
public abstract class OperatorExpression extends ArithmeticExpression {
public ArithmeticExpression exp1;
public ArithmeticExpression exp2;
public OperatorExpression(ArithmeticExpression exp1, ArithmeticExpression exp2) {
this.exp1 = exp1;
this.exp2 = exp2;
}
}
//加法运算抽象解释器
public class AdditionExpression extends OperatorExpression {
public AdditionExpression(ArithmeticExpression exp1, ArithmeticExpression exp2) {
super(exp1, exp2);
}
@Override
public int interpret() {
return exp1.interpret() + exp2.interpret();
}
}
创建一个Calculator类来处理相关的业务。
import java.util.Stack;
public class Calculator {
// 声明一个Stack栈存储并操作所有相关解释器
private Stack<ArithmeticExpression> mExpStack = new Stack<>();
public Calculator(String expression) {
// 声明两个ArithmeticExpression类型的临时变量，存储运算符左右两边的数字解释器
ArithmeticExpression exp1;
ArithmeticExpression exp2;
// 根据空格分割表达式字符串
String[] elements = expression.split(" ");
/**
* 循环遍历表达式字符串
*/
for (int i = 0; i < elements.length; i++) {
/**
* 判断运算符号
*/
switch (elements[i].charAt(0)) {
case '+': // 如果是加号
// 则将栈中的解释器弹出作为运算符号左边的解释器
exp1 = mExpStack.pop();
// 同时将运算符号数组下标下一个元素构造为一个数字解析器
exp2 = new NumExpression(Integer.valueOf(elements[++i]));
// 通过上面两个数字解释器构造加法运算解释器
mExpStack.push(new AdditionExpression(exp1, exp2));
break;
default: // 如果为数字
/**
* 如果不是运算符号则为数字
* 若是数字，直接构造数字解释器并压入栈
*/
mExpStack.push(new NumExpression(Integer.valueOf(elements[i])));
break;
}
}
}
public int calculate() {
return mExpStack.pop().interpret();
}
}
这里注意，我们约定表达式没个元素之间必须用空格隔开，如"1 + 22 + 333"，而其他均是不合法的。
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Calculator calculator = new Calculator("153 + 896 + 789");
System.out.println(calculator.calculate());
}
}
六、模式的优缺点:
优点：
解释器模式的优点我们在本文的例子中已有所提及，最大的优点是其灵活的扩展性，当我们想对文法规则进行扩展延伸时，只需要增加相应的非终结符解释器，并在构建抽象语法树时，使用到新增的解释器对象进行具体的解释即可，非常方便。
缺点：
解释器模式的缺点也显而易见，因为对于每一条文法都可以对应至少一个解释器，其会生成大量的类，导致后期维护困难；同时，对于过于复杂的文法，构建其抽象语法树会显得异常繁琐，甚至有可能会出现需要构建多棵抽象语法树的情况，因此，对于复杂的文法并不推荐使用解释器模式。
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