解释器的设计模式

解释器模式（Interpreter Pattern）是一种设计模式，用于定义一个语言的语法规则，并且让这个语言的每个表达式都能被解释和执行。这种模式通常应用于需要对特定语言或表达式进行解析的场景，如脚本语言解析、查询语言解析等。

解释器模式的组成

解释器模式包含以下几个主要组成部分：

抽象表达式（Abstract Expression）：定义了所有具体表达式类的公有接口，通常有一个解释操作的方法 interpret()。
终结符表达式（Terminal Expression）：实现了抽象表达式接口，用于表示语言中的基本单位，如一个数字、一个变量或一个运算符。
非终结符表达式（Non-terminal Expression）：也实现了抽象表达式接口，用于表示语言中的复合单位，如一个表达式或一个子句。
上下文（Context）：包含了解释器需要的全局信息，如变量存储或环境设置。
客户端（Client）：构建需要被解释的表达式，并调用解释器进行解释。

解释器模式的工作原理

解释器模式的工作原理是将需要被解释的表达式构建成一种树状结构，每个节点都是一个表达式对象。当需要解释一个表达式时，从树的根节点开始，递归地调用每个节点的解释方法。

示例

假设我们要设计一个简单的计算器，它能够解析并计算如 3 4 * 2 这样的数学表达式。

抽象表达式：

public interface Expression {
    void interpret(Context context);
}

终结符表达式：

public class NumberExpression implements Expression {
    private int number;

    public NumberExpression(int number) {
        this.number = number;
    }

    @Override
    public void interpret(Context context) {
        context.push(this.number);
    }
}

非终结符表达式：

public class PlusExpression implements Expression {
    private Expression left;
    private Expression right;

    public PlusExpression(Expression left, Expression right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }

    @Override
    public void interpret(Context context) {
        left.interpret(context);
        right.interpret(context);
        int rightValue = context.pop();
        int leftValue = context.pop();
        context.push(leftValue   rightValue);
    }
}

上下文：

public class Context {
    private Stack stack = new Stack<>();

    public void push(int value) {
        stack.push(value);
    }

    public int pop() {
        return stack.pop();
    }
}

客户端：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Expression number1 = new NumberExpression(3);
        Expression number2 = new NumberExpression(4);
        Expression number3 = new NumberExpression(2);
        Expression plus = new PlusExpression(number1, new MultiplyExpression(number2, number3));
        Context context = new Context();
        plus.interpret(context);
        System.out.println("结果是: "   context.pop());
    }
}

在这个示例中，我们定义了一个简单的四则运算的解释器。客户端构建了一个表达式 3 4 * 2，并调用解释器进行计算。