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16. 解释器模式

16.1. 定义

根据 GoF 的著名著作《设计模式》，解释器模式的定义如下：

解释器模式（Interpreter）

给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该表示来介绍语言中的句子。

— Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson、John Vlissides
《设计模式》

16.2. 类图

解释器模式需要解决的是，如果一种特定类型的问题发生的频率足够高，那么可能就值得将该问题的各个实例表述为一个简单语言中的句子。这样就可以构建一个解释器，该解释器通过解释这些句子来解决该问题[DP]。

因为这个匹配字符的需求在软件的很多地方都会使用，而且行为之间都非常类似，过去的做法是针对特定的需求，编写特定的函数，比如判断Email、匹配电话号码等等，与其为每一个特定需求都写一个算法函数，不如使用一种通用的搜索算法来解释执行一个正则表达式，该正则表达式定义了待匹配字符串的集合[DP]。而所谓的解释器模式，正则表达式就是它的一种应用，解释器为正则表达式定义了一个文法，如何表示一个特定的正则表达式，以及如何解释这个正则表达式。

AbstractExpression（抽象表达式），声明一个抽象的解释操作，这个接口为抽象语法树中所有的节点所共享。

TerminalExpression（终结符表达式），实现与文法中的终结符相关联的解释操作。实现抽象表达式中所要求的接口，主要是一个interpret()方法。文法中每一个终结符都有一个具体终结表达式与之相对应。

NonterminalExpression（非终结符表达式），为文法中的非终结符实现解释操作。对文法中每一条规则R1、R2……Rn都需要一个具体的非终结符表达式类。通过实现抽象表达式的interpret()方法实现解释操作。解释操作以递归方式调用上面所提到的代表R1、R2……Rn中各个符号的实例变量。

Context，包含解释器之外的一些全局信息。

客户端代码，构建表示该文法定义的语言中一个特定的句子的抽象语法树。调用解释操作。

代码 98. interpreter/AbstractExpression.java 类

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package com.diguage.didp.interpreter;

/**
 * AbstractExpression 类
 *
 * @author D瓜哥, https://www.diguage.com/
 * @since 2017-05-19 17:53:35
 */
public abstract class AbstractExpression {
  public abstract void interpret(Context context);
}

代码 99. interpreter/Client.java 类

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package com.diguage.didp.interpreter;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * Client 类
 *
 * @author D瓜哥, https://www.diguage.com/
 * @since 2017-05-19 17:53:35
 */
public class Client {
  public static void main(String[] args) {
    Context context = new Context();
    List<AbstractExpression> expressions = new ArrayList<>();
    expressions.add(new TerminalExpression());
    expressions.add(new NonterminalExpression());
    expressions.add(new TerminalExpression());
    expressions.add(new TerminalExpression());

    expressions.forEach(e -> e.interpret(context));
  }
}

代码 100. interpreter/Context.java 类

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package com.diguage.didp.interpreter;

/**
 * Context 类
 *
 * @author D瓜哥, https://www.diguage.com/
 * @since 2017-05-19 17:53:35
 */
public class Context {
  private String input;
  private String output;

  public String getInput() {
    return input;
  }

  public void setInput(String input) {
    this.input = input;
  }

  public String getOutput() {
    return output;
  }

  public void setOutput(String output) {
    this.output = output;
  }
}

代码 101. interpreter/NonterminalExpression.java 类

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package com.diguage.didp.interpreter;

/**
 * NonterminalExpression 类
 *
 * @author D瓜哥, https://www.diguage.com/
 * @since 2017-05-19 17:53:35
 */
public class NonterminalExpression extends AbstractExpression {
  @Override
  public void interpret(Context context) {
    System.out.println("非终端解释器！");
  }
}

代码 102. interpreter/TerminalExpression.java 类

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package com.diguage.didp.interpreter;

/**
 * TerminalExpression 类
 *
 * @author D瓜哥, https://www.diguage.com/
 * @since 2017-05-19 17:53:35
 */
public class TerminalExpression extends AbstractExpression {
  @Override
  public void interpret(Context context) {
    System.out.println("终端解释器！");
  }
}

16.3. 常见示例

java.util.regex.Pattern
java.text.Normalizer
java.text.Format