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1. 解释器模式的定义

给定一个语言之后，解释器模式可以定义出其文法的一种表示，并同时提供一个解释器。客户端可以使用这个解释器来解释这个语句中的句子。

2. 解释模式的结构

下面就以一个示意性的系统为例，讨论解释器模式的结构。系统的结构图如下所示：

• 抽象表达式角色(Expression)：声明一个所有的具体表达式角色都需要实现的抽象接口。这个接口主要是一个interpret()方法，称作解释操作。
• 终结符表达式角色(Terminal Expression)：实现了抽象表达式角色所要求的接口，主要是一个interpret()方法；文法中的每一个终结符都有一个具体终结表达式与之相对应。比如有一个简单的公式R=R1+R2，在里面的R1和R2就是终结符，对应的解析R1和R2的解释器就是终结符表达式。
• 非终结表达式角色(Nonterminal Expression)：文法中的每一条规则都需要一个具体的非终结符表达式，非终结符表达式一般是文法中的运算符或者其他关键字，比如公式R=R1+R2中，+就是非终结符，解析+的解释器就是一个非终结符表达式。
• 环境角色(Context)：这个角色的任务一般是用来存放文法中各个终结符所对应的具体值，比如R=R1+R2，我们给R1赋值100，给R2赋值200。这些信息都需要存放到环境角色中，很多情况下我们使用Map来充当环境角色就够了。

为了说明解释器模式的实现方法，这里给出一个最简单的文法和对应的解释器模式的实现，这里就是模拟Java语言中对布尔表达式进行操作和求值。

在这个语言中终结符是布尔变量，也就是常量true和false。非终结符表达式包含运算符and、or和not等布尔表达式。这个简单的文法如下：

解释器模式的结构图如下所示：

3. 示例代码

抽象表达式角色：

public abstract class Expression {
       /**     * 以环境为准，本方法解释给定的任何一个表达式     * @param ctx     * @return     */    public abstract boolean interpret(Context ctx);    /**     * 校验两个表达式在结构上是否相同     */    public abstract boolean equals(Object obj);    /**     * 返回表达式的hashCode     */    public abstract int hashCode();    /**     * 将表达式转换成字符串     */    public abstract String toString();}

一个Constant对象代表一个布尔常量:

public class Constant extends Expression {
       private boolean value;    public Constant(boolean value) {
           this.value = value;    }    @Override    public boolean interpret(Context ctx) {
           return value;    }    @Override    public boolean equals(Object obj) {
           if (obj != null && obj instanceof Constant) {
               return this.value == ((Constant)obj).value;        }        return false;    }    @Override    public int hashCode() {
           return this.toString().hashCode();    }    @Override    public String toString() {
           return new Boolean(value).toString();    }}

一个Variable对象代表一个有名变量：

public class Variable extends Expression {
       private String name;    public Variable(String name) {
           this.name = name;    }    @Override    public boolean interpret(Context ctx) {
           return ctx.lookup(this);    }    @Override    public boolean equals(Object obj) {
           if (obj != null && obj instanceof Variable) {
               return this.name.equals(((Variable)obj).name);        }        return false;    }    @Override    public int hashCode() {
           return this.toString().hashCode();    }    @Override    public String toString() {
           return this.name;    }}

代表逻辑“与”操作的And类，表示由两个布尔表达式通过逻辑“与”操作给出一个新的布尔表达式的操作：

public class And extends Expression {
       private Expression left, right;    public And(Expression left, Expression right) {
           this.left = left;        this.right = right;    }    @Override    public boolean interpret(Context ctx) {
           return left.interpret(ctx) && right.interpret(ctx);    }    @Override    public boolean equals(Object obj) {
           if (obj != null && obj instanceof And) {
               return left.equals(((And)obj).left) && right.equals(((And)obj).right);        }        return false;    }    @Override    public int hashCode() {
           return this.toString().hashCode();    }    @Override    public String toString() {
           return "(" + left.toString() + " AND " + right.toString() + ")";    }}

代表逻辑“或”操作的Or类，代表由两个布尔表达式通过逻辑“或”操作给出一个新的布尔表达式的操作：

public class Or extends Expression {
       private Expression left, right;    public Or(Expression left, Expression right) {
           this.left = left;        this.right = right;    }    @Override    public boolean interpret(Context ctx) {
           return left.interpret(ctx) || right.interpret(ctx);    }    @Override    public boolean equals(Object obj) {
           if (obj != null && obj instanceof Or) {
               return left.equals(((Or)obj).left) && right.equals(((Or)obj).right);        }        return false;    }    @Override    public int hashCode() {
           return this.toString().hashCode();    }    @Override    public String toString() {
           return "(" + left.toString() + " OR " + right.toString() + ")";    }}

代表逻辑“非”操作的Not类，代表由一个布尔表达式通过逻辑“非”操作给出一个新的布尔表达式的操作:

public class Not extends Expression {
       private Expression exp;    public Not(Expression exp) {
           this.exp = exp;    }    @Override    public boolean interpret(Context ctx) {
           return !exp.interpret(ctx);    }    @Override    public boolean equals(Object obj) {
           if (obj != null && obj instanceof Not) {
               return exp.equals(((Not)obj).exp);        }        return false;    }    @Override    public int hashCode() {
           return this.toString().hashCode();    }    @Override    public String toString() {
           return "(NOT " + exp.toString() + ")";    }}

环境Context类定义出从变量到布尔值的一个映射:

public class Context {
       private Map
   
     map = new HashMap<>();        public void assign(Variable var, boolean value) {
           map.put(var, new Boolean(value));    }        public boolean lookup(Variable var) throws IllegalArgumentException {
           Boolean value = map.get(var);        if (value == null) {
               throw new IllegalArgumentException();        }        return value.booleanValue();    }}
   

客户端类：

public class Client {
       public static void main(String[] args) {
           Context context = new Context();        Variable xVariable = new Variable("X");        Variable yVariable = new Variable("Y");        Constant constant = new Constant(true);        context.assign(xVariable, false);        context.assign(yVariable, true);                Expression expression = new Or(new And(constant, xVariable), new And(yVariable, new Not(xVariable)));        System.out.println("X = " + xVariable.interpret(context));        System.out.println("Y = " + yVariable.interpret(context));        System.out.println(expression.toString() + " = " + expression.interpret(context));    }}

执行结果如下:

X = falseY = true((true AND X) OR (Y AND (NOT X))) = true

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