解释器模式主要用户解析某一种特性的语法,在日常的开发中使用较少。其目的是定义一个语言的文法,并且建立一个解释器来解释该语言中的句子,这里的 “语言” 是指使用规定格式和语法的代码。在实现思路上,解释器将统一的解释逻辑分成了两种类型的实现,一种是终结符号解释器,一种是非终结符号解释器,注意,这里说的是两类,不是两个,在同一类的解释器中,可以实现多个解释器实现类,具体要看需要解析的语法规则,在使用的时候可以联系组合模式,在嵌套的过程中,解析语法规则,达到能够复用的逻辑。
后缀表达式是计算器实现中一种算法规则,关于其特点可以自行百度一下,将一个原始的计算表达式转化为后缀表达式后再进行求解,可以简化计算的算法。我们这里就用一个简单的示例来演示一个后缀表达式的解析过程,为了将注意力放在解释器本身的逻辑上,我们只实现加法和乘法的计算,计算顺序也是按照从左到右,不再考虑优先级问题。示例代码如下:
public interface Expression {
/**
* 解释对象:
* @return :
*/
int interpret();
}
/**
* 数字非终结表达式
*/
public class NumberNonTerminalExpression implements Expression {
private int number;
public NumberNonTerminalExpression(int number) {
this.number = number;
}
public NumberNonTerminalExpression(String number) {
this.number = Integer.parseInt(number);
}
@Override
public int interpret() {
return this.number;
}
}
/**
* 加法解释器
*/
public class AddTerminalExpression implements Expression {
private Expression firstExpression;
private Expression secondExpression;
public AddTerminalExpression(Expression firstExpression, Expression secondExpression) {
this.firstExpression = firstExpression;
this.secondExpression = secondExpression;
}
@Override
public int interpret() {
return this.firstExpression.interpret() + this.secondExpression.interpret();
}
}
/**
* 乘法解释器
*/
public class MultiTerminalExpression implements Expression {
private Expression firstExpression;
private Expression secondExpression;
public MultiTerminalExpression(Expression firstExpression, Expression secondExpression) {
this.firstExpression = firstExpression;
this.secondExpression = secondExpression;
}
@Override
public int interpret() {
return this.firstExpression.interpret() * this.secondExpression.interpret();
}
}
/**
* 表达式解析类
*/
public class ExpressionParser {
/**
* 存放数字非终结表达式的栈
*/
private final Stack<Expression> numberStack = new Stack<>();
/**
* 解析并计算
*
* @param inputStr :输入表达式
*/
public void parseAndCalculate(String inputStr) {
System.out.println("input expression = " + inputStr);
String[] strs = inputStr.split(" ");
if (strs.length == 0) {
throw new IllegalArgumentException("inputStr is empty!");
}
for (String str : strs) {
str = str.trim();
if (isNumber(str)) {
//是数字直接入栈
numberStack.push(new NumberNonTerminalExpression(str));
continue;
}
// 是表达式就计算
if (isSupportOperator(str)) {
calculateExpression(str);
continue;
}
// 否则抛出不支持异常
throw new IllegalArgumentException("not support symbol:" + str);
}
int result = numberStack.pop().interpret();
System.out.println("result = " + result);
}
private void calculateExpression(String str) {
if (numberStack.isEmpty() || numberStack.size() < 2) {
throw new IllegalArgumentException("input expression is error.");
}
Expression secondExpression = numberStack.pop();
Expression firstExpression = numberStack.pop();
Expression terminalExpression = getTerminalExpression(firstExpression, secondExpression, str);
numberStack.push(new NumberNonTerminalExpression(terminalExpression.interpret()));
}
private Expression getTerminalExpression(Expression firstExpression, Expression secondExpression, String symbol) {
if ("+".equals(symbol)) {
return new AddTerminalExpression(firstExpression, secondExpression);
}
if ("*".equals(symbol)) {
return new MultiTerminalExpression(firstExpression, secondExpression);
}
throw new IllegalArgumentException("not support symbol:" + symbol);
}
/**
* 判断是否是支持的表达式
*
* @param symbol :
* @return :
*/
private boolean isSupportOperator(String symbol) {
return "+".equals(symbol) || "*".equals(symbol);
}
/**
* 判断是否是数字表达式
*
* @param inputStr :
* @return :
*/
private boolean isNumber(String inputStr) {
try {
Integer.parseInt(inputStr);
return true;
} catch (NumberFormatException e) {
return false;
}
}
}
public class Client {
@Test
public void testInterpreter() {
String inputExpression = "6 100 11 + *";
ExpressionParser parser = new ExpressionParser();
parser.parseAndCalculate(inputExpression);
}
}
测试结果如下:
input expression = 6 100 11 + *
result = 666
解释器模式的重点思路是要分析清楚在需要解析的语法中哪些是终结符解释器,哪些是非终结符解释器,只有将这两类解释器分析清楚,才能用解释器模式写出解释逻辑。在实践中,我们可以用是否包含关系来简单区分,一般情况下,终结符解释器是会包含或者依赖非终结符解释器的,就好比是上面的示例中,加法和乘法解释器,是要依赖前后两个数字解释器来实现逻辑的,而数字解释器就不需要依赖其他解释器,所以加法和乘法解释器是非终结符解释器,数字是终结符解释器。
后记
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