解释器模式

《大话设计模式》阅读笔记和总结。原书是C#编写的，本人用Java实现了一遍，包括每种设计模式的UML图实现和示例代码实现。
目录：设计模式
Github地址：DesignPattern

说明

定义：解释器模式（interpreter），给定一个语言，定义它的文法中的一种表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。

UML图：

解释器模式UML图.png

代码实现：

AbstractExpression(抽象表达式),声明一个抽象的解释操作，这个接口为抽象语法树中所有的节点所共享

abstract class AbstractExpression{
    public abstract void Interpret(Context context);
}

TerminalExpression(终结符表达式)，实现与文法中的终结符相关联的解释操作。实现抽象表表达式中所要求的接口，主要是一个interpret()方法。文法中每一个终结符都有一个具体终结表达式与之相对应。

class TerminalExpression extends AbstractExpression{

    @Override
    public void Interpret(Context context) {
        System.out.println("终端解释器");
    }
}

NonterminalExpression(非终结符表达式)，为文法中的非终结符实现解释器操作。对文法中每一条规则R1、R2……Rn都需要一个具体的非终结符表达式类。通过实现抽象表达式的interpret()方法实现解释操作。解释操作以递归方式调用上面所提到的代表R1、R2……Rn中各个符号的实例变量

class NonterminalExpression extends AbstractExpression{

    @Override
    public void Interpret(Context context) {
        System.out.println("非终端解释器");
    }
}

Context，包含解释器之外的一些全局信息

class Context {
    private String input;
    private String output;

    public String getInput() {
        return input;
    }

    public void setInput(String input) {
        this.input = input;
    }

    public String getOutput() {
        return output;
    }

    public void setOutput(String output) {
        this.output = output;
    }
}

客户端代码

public class InterpreterPattern {
    public static void main(String[] args){
        Context context = new Context();
        List<AbstractExpression> list = new ArrayList<>();
        list.add(new TerminalExpression());
        list.add(new NonterminalExpression());
        list.add(new TerminalExpression());
        list.add(new TerminalExpression());

        for (AbstractExpression expression : list) {
            expression.Interpret(context);
        }
    }
}

运行结果

终端解释器
非终端解释器
终端解释器
终端解释器

示例

例子：音乐解释器。在以前程序演奏音乐的时候有一套规则，规定O表示音阶，O 1表示低音，O 2表示中音，O 3表示高音，“P ”表示休止符，"C D E F G A B "表示“Do-Re-Mi-Fa-So-La-Ti”，音符长度1表示一拍，2表示2拍，0.25表示四分之一拍，0.5表示半拍，所有字母和数字都要使用半角空格分开，例如上海滩第一句“浪奔”，可以写成“O 2 E 0.5 G 0.5 A 3 ”,表示中音开始，演奏的是mi so la

UML图：

解释器模式示例UML图.png

代码实现：

表达式类(AbstractExpression)

/**
 * 表达式类(AbstractExpression)
 */
public abstract class Expression {

    public void Interpret(PlayContext context) {
        if (context.getText().length() == 0) {
            return;
        } else {
            String playKey = context.getText().substring(0, 1);
            context.setText(context.getText().substring(2));
            double playValue = Double.valueOf(context.getText().substring(0, 1).trim());
            context.setText(context.getText().substring(context.getText().indexOf(" ") + 1));
            Excute(playKey, playValue);
        }

    }

    public abstract void Excute(String key, double value);
}

音符类（TerminalExpression）

public class Note extends Expression {
    @Override
    public void Excute(String key, double value) {
        String note = "";
        switch (key){
            case "C":
                note = "1";
                break;
            case "D":
                note = "2";
                break;
            case "E":
                note = "3";
                break;
            case "F":
                note = "4";
                break;
            case "G":
                note = "5";
                break;
            case "A":
                note = "6";
                break;
            case "B":
                note = "7";
                break;

        }

        System.out.print(note+" ");
    }
}

音阶类（TerminalExpression）

public class Scale extends Expression {
    @Override
    public void Excute(String key, double value) {
        String scale = "";
        switch ((int) value){
            case 1:
                scale = "低音";
                break;
            case 2:
                scale = "中音";
                break;
            case 3:
                scale = "高音";
                break;

        }

        System.out.print(scale+" ");
    }
}

音速类（TerminalExpression）

public class Speed extends Expression{

    @Override
    public void Excute(String key, double value) {
        String speed;
        if(value<500){
            speed="快速";
        }else if(value>=1000){
            speed="慢速";
        }else{
            speed="中速";
        }
        System.out.print(speed+" ");
    }

}

演奏内容类，Context

public class PlayContext {

    private String text;

    public void setText(String text) {
        this.text = text;
    }

    public String getText() {
        return text;
    }
}

客户端代码

public class Main {
    public static void main(String[] args){
        PlayContext context = new PlayContext();

        System.out.println("上海滩");

        context.setText("T 500 O 2 E 0.5 G 0.5 A 3 E 0.5 G 0.5 D 3 E 0.5 G 0.5 A 0.5 O 3 C 1 O 2 A 0.5 G 1 C 0.5 E 0.5 D 3 ");
        Expression expression = null;
        try {
            while (context.getText().length() > 0) {
                String string = context.getText().substring(0, 1);
                switch (string) {
                    case "O":
                        expression = new Scale();// 为O时,实例化音阶
                        break;
                    case "T":
                        expression = new Speed();
                        break;
                    case "C":
                    case "D":
                    case "E":
                    case "F":
                    case "G":
                    case "A":
                    case "B":
                    case "P":
                        expression = new Note();// 实例化音符
                        break;
                    default:
                        break;
                }
                expression.Interpret(context);
            }
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }
}

运行结果

上海滩
快速 中音 3 5 6 3 5 2 3 5 6 高音 1 中音 6 5 1 3 2