目錄

1、核心思想

2、實現方式

2.1 模式結構

2.2 實現案例

3、優缺點分析

4、適用場景

5、注意事項

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1、核心思想

目的：針對某種語言并基于其語法特征創建一系列的表達式類（包括終極表達式與非終極表達式）?，利用樹結構模式將表達式對象組裝起來，最終將其翻譯成計算機能夠識別并執行的語義樹。

概念：解釋器模式其實就是一種組合模式的特殊應用，它巧妙地利用了組合模式的數據結構，基于上下文生成表達式（解釋器）組合起來的語義樹，最終通過逐級遞進解釋完成上下文的解析。

核心思想：將每個語法規則表示為一個類，通過組合這些類實現復雜語法的解析

舉例：

1>?結構型數據庫對查詢語言SQL的解析

2> 瀏覽器對HTML語言的解析

3> 操作系統Shell對命令的解析

4> 數學公式

5> 正則表達式

2、實現方式

2.1 模式結構

五個核心角色：

• AbstractExpression（抽象表達式）?：定義解釋器的標準接口interpret()，所有終極表達式類與非終極表達式類均需實現此接口。
• TerminalExpression（終極表達式）?：抽象表達式接口的實現類，具有原子性、不可拆分性的表達式。表示語法中的基本元素（如變量、常量），直接完成具體的解釋操作。
• NonTerminalExpression（非終極表達式）?：抽象表達式接口的實現類，包含一個或多個表達式接口引用，所以它所包含的子表達式可以是非終極表達式，也可以是終極表達式。表示語法中的組合規則（如運算、邏輯表達式），通過遞歸調用子表達式完成解釋。
• Context（上下文）?：需要被解釋的語言類，它包含符合解釋器語法規則的具體語言。存儲解釋器需要的全局信息（如變量值、環境配置）。
• Client（客戶端）?：構建語法樹并觸發解釋操作。

2.2 實現案例

實現一個簡單的加減法解釋器，支持變量替換（如?x + y - 2）：

//1、抽象表達式
public interface Expression {int interpret(Context context);
}//2、終極表達式
// 變量表達式（終結符）
public class Variable implements Expression {private String name;public Variable(String name) {this.name = name;}@Overridepublic int interpret(Context context) {return context.getValue(name); // 從上下文中獲取變量值}
}// 數字表達式（終結符）
public class Number implements Expression {private int value;public Number(int value) {this.value = value;}@Overridepublic int interpret(Context context) {return value; // 直接返回數字值}
}//3、非終極表達式
// 加法表達式（非終結符）
public class Add implements Expression {private Expression left;private Expression right;public Add(Expression left, Expression right) {this.left = left;this.right = right;}@Overridepublic int interpret(Context context) {return left.interpret(context) + right.interpret(context);}
}// 減法表達式（非終結符）
public class Subtract implements Expression {private Expression left;private Expression right;public Subtract(Expression left, Expression right) {this.left = left;this.right = right;}@Overridepublic int interpret(Context context) {return left.interpret(context) - right.interpret(context);}
}//4、上下文：存儲變量值
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class Context {private Map<String, Integer> variables = new HashMap<>();public void setValue(String name, int value) {variables.put(name, value);}public int getValue(String name) {return variables.getOrDefault(name, 0);}
}//5、客戶端：構建語法樹并解釋
public class Client {public static void main(String[] args) {Context context = new Context();context.setValue("x", 5);context.setValue("y", 3);// 構建表達式：x + y - 2Expression expression = new Subtract(new Add(new Variable("x"), new Variable("y")),new Number(2));int result = expression.interpret(context);System.out.println("計算結果：" + result); // 輸出：6（5+3-2=6）}
}

3、優缺點分析

優點：

• 易于擴展語法：新增語法規則只需添加新的表達式類。

• 符合單一職責原則：每個表達式類只負責一個語法規則。

• 靈活組合：通過嵌套表達式實現復雜邏輯。

缺點：

• 類數量膨脹：復雜語法需要大量表達式類，增加維護難度。

• 執行效率低：遞歸解釋可能導致性能問題。

• 難以處理復雜語法：對層級嵌套較多的語法（如編程語言）支持較差。

4、適用場景

• 領域特定語言（DSL）

  • 如SQL條件解析、金融規則引擎、游戲技能腳本。

• 簡單語法解析

  • 如數學表達式、布爾邏輯表達式、配置文件解析。

• 需要動態擴展語法

  • 如工作流引擎中的條件分支配置。

5、注意事項

• 避免過度設計

  • 若語法簡單且穩定，可直接使用現成的解析庫（如ANTLR、JavaCC）。

• 優化性能

  • 對高頻調用的解釋器，可預編譯表達式或緩存中間結果。

• 處理語法錯誤

  • 需在解釋過程中添加語法校驗和異常處理邏輯。