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Java设计模式之行为型模式（解释器模式）实现方式举例说明

news 2025/8/3 8:11:55

一、核心组件与结构

解释器模式的核心是构建抽象语法树，包含以下角色：

抽象表达式（Abstract Expression）
声明解释操作接口，通常包含 interpret() 方法。所有具体表达式类需实现此接口。
```
interface Expression { int interpret(Context context); 
}
```

终结符表达式（Terminal Expression）
表示文法中的终结符（如数字、变量），直接返回固定值或上下文数据。

class NumberExpression implements Expression {private int number;public NumberExpression(int number) { this.number = number; }@Override public int interpret(Context context) { return number; }
}

非终结符表达式（Non-terminal Expression）
表示文法中的运算符或规则（如加减乘除），递归调用子表达式的 interpret() 方法。

class AddExpression implements Expression {private Expression left, right;public AddExpression(Expression left, Expression right) {this.left = left; this.right = right;}@Override public int interpret(Context context) {return left.interpret(context) + right.interpret(context);}
}

上下文（Context）
存储全局信息（如变量值），供解释器共享数据。

class Context {private Map variables = new HashMap<>();public void assign(String name, int value) { variables.put(name, value); }public int lookup(String name) { return variables.get(name); }
}

客户端（Client）
构建抽象语法树并触发解释过程。例如，解析表达式 3 + 5 * 2 为树结构并计算结果。

二、实现步骤与示例

定义文法规则
例如，简单算术表达式的文法：

 ::=  (('+' | '-') )*  ::=  | '('  ')'  ::= [0-9]+

构建语法树与解析逻辑

栈解析法：通过栈处理运算符优先级和组合。

public static Expression parse(String expression) {Stack stack = new Stack<>();String[] tokens = expression.split("\\s+");for (String token : tokens) {if (isOperator(token)) {Expression right = stack.pop();Expression left = stack.pop();stack.push(createOperatorNode(token, left, right));} else {stack.push(new NumberExpression(Integer.parseInt(token)));}}return stack.pop();
}

递归下降解析：适用于复杂语法规则，通过递归函数处理嵌套结构（如括号）。

完整示例（含运算符优先级）

// 抽象语法树节点
interface Expression { int interpret(); 
}
// 数字节点
class NumberExpression implements Expression {private int value;public NumberExpression(int value) { this.value = value; }@Override public int interpret() { return value; }
}
// 加法节点
class AddExpression implements Expression {private Expression left, right;public AddExpression(Expression left, Expression right) {this.left = left; this.right = right;}@Override public int interpret() { return left.interpret() + right.interpret(); }
}
// 解析器（简化版）
public class Parser {public static Expression parse(String expression) {// 分词并构建语法树（省略括号处理逻辑）Stack stack = new Stack<>();for (String token : expression.split(" ")) {if (token.equals("+")) {Expression right = stack.pop();Expression left = stack.pop();stack.push(new AddExpression(left, right));} else {stack.push(new NumberExpression(Integer.parseInt(token)));}}return stack.pop();}
}
// 测试
Expression expr = Parser.parse("3 + 5");
System.out.println(expr.interpret()); // 输出 8