Java设计模式（14）解释器模式

前言

在Java开发中，设计模式是常用的一种编码方式，合理使用设计模式可以帮助开发人员更快地编写出高效、可靠和可维护的代码。本期将撰写一个关于设计模式的系列文章，总共23种设计模式将以一篇一篇文章讲解，代码笔记已开源至：Gitee点击跳转。在上一篇《Java设计模式（13）命令模式》文章中，我们介绍了命令模式。本文是这个系列的第十四篇章，我们将讲解一下解释器模式的实现方式、应用场景以及它的用途。

解释器模式

解释器模式 是一种行为型设计模式，它定义了一种语言语法，以及解释器，可以解释这种语法。解释器模式通常用于编译器、解析器、表达式计算器等领域。

使用场景

1. 编译器、解释器：如正则表达式解析器、SQL 解析器、数学表达式计算器。

2. 规则引擎：如防火墙规则、权限系统中的访问控制规则。

3. 脚本语言：如计算器应用的表达式解析。

代码实现

下面是一个简单的数学表达式解释器，支持加、减、乘、除法运算。

/**
 * 表达式接口
 * @author Jensen
 * @date 2024-04-22
 * */
public interface Expression {
    double interpreter();
}

/**
 * 被计算的数字
 * @author Jensen
 * @date 2024-04-22
 * */
public class NumberExpression implements Expression {
    private final double number;

    public NumberExpression(double number) {
        this.number = number;
    }
    @Override
    public double interpreter() {
        return number;
    }
}

/**
 * 加法
 * @author Jensen
 * @date 2024-04-22
 * */
public class AddExpression implements Expression {
    private final Expression leftExpression;
    private final Expression rightExpression;

    public AddExpression(Expression leftExpression, Expression rightExpression) {
        this.leftExpression = leftExpression;
        this.rightExpression = rightExpression;
    }
    @Override
    public double interpreter() {
        return leftExpression.interpreter() + rightExpression.interpreter();
    }
}

/**
 * 减法
 * @author Jensen
 * @date 2024-04-22
 * */
public class SubtractExpression implements Expression {
    private final Expression leftExpression;
    private final Expression rightExpression;

    public SubtractExpression(Expression leftExpression, Expression rightExpression) {
        this.leftExpression = leftExpression;
        this.rightExpression = rightExpression;
    }
    @Override
    public double interpreter() {
        return leftExpression.interpreter() - rightExpression.interpreter();
    }
}

/**
 * 乘法
 * @author Jensen
 * @date 2024-04-22
 * */
public class MultExpression implements Expression {
    private final Expression leftExpression;
    private final Expression rightExpression;

    public MultExpression(Expression leftExpression, Expression rightExpression) {
        this.leftExpression = leftExpression;
        this.rightExpression = rightExpression;
    }
    @Override
    public double interpreter() {
        return leftExpression.interpreter() * rightExpression.interpreter();
    }
}

/**
 * 除法
 * @author Jensen
 * @date 2024-04-22
 * */
public class DivisionExpression implements Expression {
    private final Expression leftExpression;
    private final Expression rightExpression;

    public DivisionExpression(Expression leftExpression, Expression rightExpression) {
        this.leftExpression = leftExpression;
        this.rightExpression = rightExpression;
    }
    @Override
    public double interpreter() {
        if (rightExpression.interpreter() == 0){
            System.out.println("除数不能为0");
            return 0;
        }
        return leftExpression.interpreter() / rightExpression.interpreter();
    }
}

这个示例展示了如何用解释器模式解析数学表达式，能够计算 (x + x) - (x + x) 这样的表达式，并且可以轻松扩展更多运算方式。

测试使用

System.out.println("------------------------------解释器模式-----------------------------");
AddExpression expr1 = new AddExpression(new NumberExpression(10), new NumberExpression(25));
AddExpression expr2 = new AddExpression(new NumberExpression(10), new NumberExpression(22));
System.out.println("expr1加法结果："+expr1.interpreter());
System.out.println("expr2加法结果："+expr2.interpreter());
System.out.println("expr1与expr2减法结果："+new SubtractExpression(expr1, expr2).interpreter());
System.out.println("expr1与expr2乘法结果："+new MultExpression(expr1, expr2).interpreter());
System.out.println("expr1与expr2除法结果："+new DivisionExpression(expr1, expr2).interpreter());

输出结果

结语

解释器模式适用于特定领域的语法解析，可以将规则拆分为多个类，使得代码结构清晰，易于扩展。然而，它的缺点是可能会导致大量类的增加，从而影响性能，当规则变得复杂时，维护成本也会提高。因此，使用解释器模式需要注意。