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Java基于解释器模式实现定义一种简单的语言功能示例

作者：chengqiuming　　发布时间：2021-06-18 15:53:42　

标签：Java,解释器模式

本文实例讲述了Java基于解释器模式实现定义一种简单的语言功能。分享给大家供大家参考，具体如下：

一模式定义

解释器模式：就是给定一个语言的文法表示，并且定义一个解释器，用来解释语言中的句子。解释器模式描述了怎样在有了一个简单的文法后，使用模式设计解释这些语句。

二模式举例

1 模式分析

我们自己设计一种语言来说明这一模式

（1）该语言区分大小写
（2）该语言以PROGRAM开头，END结尾
（3）PRINTLN表示打印一行并换行
（4）使用FOR…FROM…TO…END表示循环

示例语言内容如下：

PROGRAM PRINTLN start... FOR i FROM 90 TO 100 PRINTLN i END PRINTLN end...END

该句表示的意思是：首先打印“start…”换行，然后循环打印“90”换行、“91”换行、……“100”换行，最后打印“end…”换行。

2 该语言解释树结构

3 该语言解释器活动图

4 代码示例

4.1 创建上下文环境——Context

package com.demo.interpreter.context;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.StringTokenizer;
/**
* 上下文环境
*
* @author
*
*/
public class Context {
// 待解析的文本内容
private final StringTokenizer stringTokenizer;
// 当前命令
private String currentToken;
// 用来存储动态变化信息内容
private final Map<String, Object> map = new HashMap<String, Object>();
/**
* 构造方法设置解析内容
*
* @param text
*/
public Context(String text) {
// 使用空格分隔待解析文本内容
this.stringTokenizer = new StringTokenizer(text);
}
/**
* 解析文本
*/
public String next() {
if (this.stringTokenizer.hasMoreTokens()) {
currentToken = this.stringTokenizer.nextToken();
} else {
currentToken = null;
}
return currentToken;
}
/**
* 判断命令是否正确
*
* @param command
* @return
*/
public boolean equalsWithCommand(String command) {
if (command == null || !command.equals(this.currentToken)) {
return false;
}
return true;
}
/**
* 获得当前命令内容
*
* @return
*/
public String getCurrentToken() {
return this.currentToken;
}
/**
* 获得节点的内容
*
* @return
*/
public String getTokenContent(String text) {
String str = text;
if (str != null) { // 替换map中的动态变化内容后返回 Iterator<String>
// 替换map中的动态变化内容后返回
Iterator<String> iterator = this.map.keySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
String key = iterator.next();
Object obj = map.get(key);
str = str.replaceAll(key, obj.toString());
}
}
return str;
}
public void put(String key, Object value) {
this.map.put(key, value);
}
public void clear(String key) {
this.map.remove(key);
}
}

4.2 表达式接口——IExpressions

package com.demo.interpreter.express;
import com.demo.interpreter.context.Context;
/**
*
* 表达式接口
*
* @author
*
*/
public interface IExpressions {
/**
* 解析
*
* @param context
*/
public void parse(Context context);
/**
* 执行方法
*
* @param context
*/
public void interpret();
}

4.3 主表达式——ProgramExpression

package com.demo.interpreter.express;
import com.demo.interpreter.context.Context;
/**
* program 表达式
*
* @author
*
*/
public class ProgramExpression implements IExpressions {
// 上下文环境
private final Context context;
// 当前命令
private final static String COMMAND = "PROGRAM";
// 存储下一个表达式引用
private IExpressions expressions;
/**
* 构造方法将待解析的内容传入
*
* @param text
*/
public ProgramExpression(String text) {
this.context = new Context(text);
this.parse(this.context);
}
@Override
public void parse(Context context) {
// 获取第一个命令节点
this.context.next();
}
/**
* 实现解释方法
*/
@Override
public void interpret() {
// 判断是否是以PROGRAM 开始
if (!this.context.equalsWithCommand(COMMAND)) {
System.out.println("The '" + COMMAND + "' is Excepted For Start!");
} else {
// 是以PROGRAM 开始
this.context.next();
this.expressions = new ListExpression();
this.expressions.parse(this.context);
// ListExpression表达式开始解析
this.expressions.interpret();
}
}
}

4.4 列表表达式——ListExpression

package com.demo.interpreter.express;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import com.demo.interpreter.context.Context;
/**
* 列表表达式
*
* @author
*
*/
public class ListExpression implements IExpressions {
private Context context;
private final ArrayList<IExpressions> list = new ArrayList<IExpressions>();
/**
* 构造方法将待解析的context传入
*
* @param context
*/
public void parse(Context context) {
this.context = context;
// 在ListExpression解析表达式中,循环解释语句中的每一个单词,直到终结符表达式或者异常情况退出
while (true) {
if (this.context.getCurrentToken() == null) {
// 获取当前节点如果为 null 则表示缺少END表达式
System.out.println("Error: The Experssion Missing 'END'! ");
break;
} else if (this.context.equalsWithCommand("END")) {
this.context.next();
// 解析正常结束
break;
} else {
// 建立Command 表达式
IExpressions expressions = new CommandExperssion(this.context);
// 添加到列表中
list.add(expressions);
}
}
}
/**
* 实现解释方法
*/
@Override
public void interpret() {
// 循环list列表中每一个表达式解释执行
Iterator<IExpressions> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
(iterator.next()).interpret();
}
}
}

4.5 命令表达式——CommandExperssion

package com.demo.interpreter.express;
import com.demo.interpreter.context.Context;
/**
* 命令表达式
*
* @author
*
*/
public class CommandExperssion implements IExpressions {
private final Context context;
private IExpressions expressions;
/**
* 构造方法将待解析的context传入
*
* @param context
*/
public CommandExperssion(Context context) {
this.context = context;
this.parse(this.context);
}
public void parse(Context context) {
// 判断当前命令类别在此只对For和最原始命令进行区分
if (this.context.equalsWithCommand("FOR")) {
// 创建For表达式进行解析
expressions = new ForExpression(this.context);
} else {
// 创建原始命令表达式进行内容解析
expressions = new PrimitiveExpression(this.context);
}
}
/**
* 解析内容
*/
@Override
public void interpret() {
// 解析内容
this.expressions.interpret();
}
}

4.6 循环表达式——ForExpression

package com.demo.interpreter.express;
import com.demo.interpreter.context.Context;
/**
* For表达式
*
* @author
*
*/
public class ForExpression implements IExpressions {
private final Context context;
// 存储当前索引key值
private String variable;
// 存储循环起始位置
private int start_index;
// 存储循环结束位置
private int end_index;
private IExpressions expressions;
/**
* 构造方法将待解析的context传入
*
* @param context
*/
public ForExpression(Context context) {
this.context = context;
this.parse(this.context);
}
/**
* 解析表达式
*/
@Override
public void parse(Context context) {
// 首先获取当前节点
this.context.next();
while (true) {
// 判断节点
if (this.context.equalsWithCommand("FROM")) {
// 设置开始索引内容
String nextStr = this.context.next();
try {
this.start_index = Integer.parseInt(nextStr);
} catch (Exception e) {
System.out
.println("Error: After 'FROM' Expression Exist Error!Please Check the Format Of Expression is Correct!");
break;
}
// 获取下一个节点
this.context.next();
} else if (this.context.equalsWithCommand("TO")) {
// 设置结束索引内容
String nextStr = this.context.next();
try {
this.end_index = Integer.parseInt(nextStr);
} catch (Exception e) {
System.out
.println("Error: After 'TO' Expression Exist Error!Please Check the Format Of Expression is Correct!");
}
this.context.next();
break;
} else {
// 设置当前索引变量内容
if (this.variable == null) {
this.variable = this.context.getCurrentToken();
}
// 获取下一个节点
this.context.next();
}
}
// 建立列表表达式
this.expressions = new ListExpression();
this.expressions.parse(this.context);
}
/**
* 实现解释方法
*/
@Override
public void interpret() {
// 建立命令表达式
for (int x = this.start_index; x <= this.end_index; x++) {
// 设置变量内容
this.context.put("" + this.variable, x);
// 执行解释方法
this.expressions.interpret();
}
// 移除使用的临时变量内容
this.context.clear("" + this.variable);
}
}

4.7 基础表达式——PrimitiveExpression

package com.demo.interpreter.express;
import com.demo.interpreter.context.Context;
/**
* 最基础的表达式
*
* @author
*
*/
public class PrimitiveExpression implements IExpressions {
private Context context;
// 节点名称
private String tokenName;
// 文本内容
private String text;
/**
* 构造方法将待解析的context传入
*
* @param context
*/
public PrimitiveExpression(Context context) {
this.parse(context);
}
@Override
public void parse(Context context) {
this.context = context;
this.tokenName = this.context.getCurrentToken();
this.context.next();
if ("PRINTLN".equals(this.tokenName)) {
this.text = this.context.getCurrentToken();
this.context.next();
}
}
/**
* 实现解释方法
*/
@Override
public void interpret() {
// 首先获取当前节点内容
if ("PRINTLN".equals(tokenName)) {
// 获得内容信息
// 打印内容
System.out.println(this.context.getTokenContent(this.text));
}
}
}

4.8 让语言解释器开始工作——Client

package com.demo.interpreter;
import com.demo.interpreter.express.IExpressions;
import com.demo.interpreter.express.ProgramExpression;
/**
* 主应用程序
*
* @author
*
*/
public class Client {
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// myida语言语句
String str = "PROGRAM PRINTLN start... FOR i FROM 90 TO 100 PRINTLN i END PRINTLN end... END";
System.out.println("str:" + str);
// 创建PROGRAM表达式
IExpressions expressions = new ProgramExpression(str);
// 解释执行
expressions.interpret();
}
}