解釋器模式

定義

給定一個語言，定義它的文法的一種表示，並定義一個解釋器，這個解釋器使用該表示來解釋語言中的句子。

目的

如果一種特定類型的問題發生的頻率足夠高，那麼可能就值得將該問題的各個實例表述為一個簡單語言中的句子。這樣就可以構建一個解釋器，該解釋器通過解釋這些句子來解決該問題。

UML圖

好處

容易改變和擴展文法，因為該模式使用類來表示文法規則，你可使用繼承來改變或擴展該文法。也比較容易實現文法，因為定義抽象語法樹中各個節點的類的實現大體類似，這些類都易於直接編寫。

不足

解釋器模式為文法中的每一條規則至少定義了一個類，因此包含許多規則的文法可能難以管理和維護。建議當文法非常複雜時，使用其他的技術如語法分析或編譯器生成器來處理。

舉個慄子

實現一個簡單的音樂解釋器。規則大致有：“C D E F G A B”分別表示“Do-Re-Mi-Fa-So-La-Ti”；音符長度1表示一拍，2表示二拍，0.5表示半拍，0.25表示四分之一拍，以此類推。解釋以下《上海灘》

Talk is cheap, show me the code

（屁話少說，放碼過來）

/**
 * 演奏內容類
 * Created by callmeDevil on 2019/12/15.
 */
public class PlayContext {

    // 演奏文本
    private  String text;

    // 省略 get set
}

/**
 * 表達式類
 * Created by callmeDevil on 2019/12/15.
 */
public abstract class Expression {

    // 解釋器
    public void interpret(PlayContext context){
        if (context.getText().length() == 0) {
            return;
        } else {
            // 此方法用於將當前演奏文本第一條命令獲得命令字母和其參數值
            // 例如：“O 3 E 0.5 G 0.5 A 3”，則 playKey 為O，而playValue 為3
            String playKey = context.getText().substring(0, 1);
            context.setText(context.getText().substring(2));
            double playValue = Double.parseDouble(context.getText().substring(0, context.getText().indexOf(" ")));
            // 獲得playKey 和 playValue 後將其從演奏文本中移除
            // 例如：“O 3 E 0.5 G 0.5 A 3”變成了“E 0.5 G 0.5 A 3”
            context.setText(context.getText().substring(context.getText().indexOf(" ") + 1));

            excute(playKey, playValue);
        }
    }

    // 抽象方法執行，不同的文法的子類，有不同的執行處理
    public abstract void excute(String key ,double value);

}

/**
 * 音符類
 * Created by callmeDevil on 2019/12/15.
 */
public class Note extends Expression {
    @Override
    public void excute(String key, double value) {
        String note = "";
        switch (key) {
            case "C":
                note = "1"; // 如果獲得的 key 是C，則演奏1(do)，是D則演奏2(Re)，以此類推
                break;
            case "D":
                note = "2";
                break;
            case "E":
                note = "3";
                break;
            case "F":
                note = "4";
                break;
            case "G":
                note = "5";
                break;
            case "A":
                note = "6";
                break;
            case "B":
                note = "7";
                break;
        }
        System.out.print(note + " ");
    }
}

/**
 * 音階類
 * Created by callmeDevil on 2019/12/15.
 */
public class Scale extends Expression {
    @Override
    public void excute(String key, double value) {
        String scale = "";
        switch ((int) value) {
            case 1 :
                scale = "低音";
                break;
            case 2:
                scale = "中音";
                break;
            case 3:
                scale = "高音";
                break;
        }
        System.out.print(scale + " ");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        PlayContext context = new PlayContext();
        // 音樂-上海灘
        System.out.println("上海灘：");
        context.setText("O 2 E 0.5 A 3 E 0.5 G 0.5 D 3 E 0.5 G 0.5 A 0.5 O 3 C 1 O 2 A 0.5 G 1 C 0.5 E 0.5 D 3 ");
        Expression expression = null;
        try {
            while (context.getText().length() > 0) {
                String string = context.getText().substring(0, 1);
                switch (string) {
                    case "O": // 當首字母是O時，表達式實例化為音階
                        expression = new Scale();
                        break;
                    case "C":
                    case "D":
                    case "E":
                    case "F":
                    case "G":
                    case "A":
                    case "B":
                    case "P": // 當首字母是CDEFGAB以及休止符P時，則實例化為音符
                        expression = new Note();
                        break;
                }
                expression.interpret(context);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

運行結果

上海灘：
中音 3 6 3 5 2 3 5 6 高音 1 中音 6 5 1 3 2 

需求變更

增加一個文法，就是演奏速度，用“T”表示，毫秒為單位，‘T 1000’表示每節拍一秒。

增加一個子類

/**
 * 音速類
 * Created by callmeDevil on 2019/12/15.
 */
public class Speed extends Expression{
    @Override
    public void excute(String key, double value) {
        String speed;
        if (value < 500) {
            speed = "快速";
        } else if (value >= 1000) {
            speed = "慢速";
        } else {
            speed = "中速";
        }
        System.out.print(speed + " ");
    }
}

客戶端改變

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        PlayContext context = new PlayContext();
        // 音樂-上海灘
        System.out.println("上海灘：");
        // 增加速度的設置
        context.setText("T 500 O 2 E 0.5 A 3 E 0.5 G 0.5 D 3 E 0.5 G 0.5 A 0.5 O 3 C 1 O 2 A 0.5 G 1 C 0.5 E 0.5 D 3 ");
        Expression expression = null;
        try {
            while (context.getText().length() > 0) {
                String string = context.getText().substring(0, 1);
                switch (string) {
                    case "O": // 當首字母是O時，表達式實例化為音階
                        expression = new Scale();
                        break;
                    case "T": // 增加對T的判斷
                        expression = new Speed();
                        break;
                    case "C":
                    case "D":
                    case "E":
                    case "F":
                    case "G":
                    case "A":
                    case "B":
                    case "P": // 當首字母是CDEFGAB以及休止符P時，則實例化為音符
                        expression = new Note();
                        break;
                }
                expression.interpret(context);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

運行結果

上海灘：
中速 中音 3 6 3 5 2 3 5 6 高音 1 中音 6 5 1 3 2