Java实现自定义语言和表达式解析的解释器模式

Java解释器设计模式自定义编程语言解析表达式求值 2023-05-17 08:05:25 333人浏览泡泡鱼

Python 官方文档：入门教程 => 点击学习

摘要

目录介绍实现总结优点缺点应用场景注意介绍 Java解释器模式(Interpreter pattern)是一种行为设计模式,它定义了一种语言的语法表示,并定义了解释器来解释该语法. 该

介绍

Java解释器模式(Interpreter pattern)是一种行为设计模式,它定义了一种语言的语法表示,并定义了解释器来解释该语法.

该模式的核心是解释器(Interpreter), 它定义了一个表达式接口和具体的表达式实现类.表达式接口中定义了解释方法,具体的表达式实现类则实现了该解释方法,用于对语法进行解释.

Java解释器模式包含以下4种角色:

抽象表达式(Abstract Expression):定义了一个解释器需要实现的接口,通常包含一个解释方法(interpreter)用于解释表达式.
终结符表达式(Terminal Expression):实现了抽象表达式接口的解释方法,用于解释语言种的终结符,例如变量,常量等.
非终结符表达式(Non-Terminal Expression):实现了抽象表达式接口的解释方法,通常由多个终结符表达式组合而成,用于解释语言中的非终结符,例如算数运算符,逻辑运算符等.
环境(Context):包含需要解释的语言的上下文信息,例如变量,常量等.在解释器模式中,环境对象通常作为参数传递给解释器对象.

实现

以下是一个简单的例子,用于解释加法和减法的表达式

抽象表达式

public interface Expression {
    
    int interpreter();
}

终结符表达式

public class NumberExpression implements Expression{
    private int num;
    public NumberExpression(int num) {
        this.num = num;
    }
    
    @Override
    public int interpreter() {
        return num;
    }
}

非终结符表达式

public class AddExpression implements Expression {
    
    private Expression leftExpression;
    
    private Expression rightExpression;
    public AddExpression(Expression leftExpression, Expression rightExpression) {
        this.leftExpression = leftExpression;
        this.rightExpression = rightExpression;
    }
    
    @Override
    public int interpreter() {
        return leftExpression.interpreter() + rightExpression.interpreter();
    }
}
public class SubtractExpression implements Expression {
    
    private Expression leftExpression;
    
    private Expression rightExpression;
    public SubtractExpression(Expression leftExpression, Expression rightExpression) {
        this.leftExpression = leftExpression;
        this.rightExpression = rightExpression;
    }
    
    @Override
    public int interpreter() {
        return leftExpression.interpreter() - rightExpression.interpreter();
    }
}

测试

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个复杂表达式,用于计算5+3-2+1的结果
        Expression expression = new AddExpression(
                new SubtractExpression(
                        new AddExpression(
                                new NumberExpression(5), new NumberExpression(3)),
                        new NumberExpression(2)),
                new NumberExpression(1));
        // 使用解释器模式来解释表达式,并输出计算结果
        System.out.println(expression.interpreter());
    }
}

在上面的例子中,我们定义了一个表达式接口Expression(抽象表达式)和两个具体的表达式实现类AddExpression(非终结符表达式)和SubtractExpression(非终结符表达式).在AddExpression和SubtractExpression类中,我们分别实现了interpreter方法,用于解释加法和减法表达式,定义了一个NumberExpression(终结符表达式)实现了Expression的interpreter方法,用于解释数字表达式.在上面示例中没有显示地定义环境对象,但是通过创建表达式对象并组合起来的方式来模拟环境.