设计模式解释器模式（Interpreter Pattern）

解释器模式简绍

解释器模式（Interpreter Pattern）是一种软件设计模式，属于行为型模式之一。这种模式的主要目的是定义语言的语法表示，并且提供了一个解释器来处理这种表示。解释器模式可以用于解析语言或表达式等场合，特别是在编译器、解释器和自然语言处理中应用较多。

解释器模式的结构

解释器模式包含以下几个主要角色：

Abstract Expression（抽象表达式）：
- 这是所有表达式的公共接口或抽象类，它定义了所有非终端表达式和终端表达式所需要的方法，通常是interpret()方法。
Terminal Expression（终端表达式）：
- 实现了抽象表达式接口，负责处理文法中的文字符号，例如单词或数字等。
Non-Terminal Expression（非终端表达式）：
- 同样实现了抽象表达式接口，但它除了包含对文法符号的处理外，还包含对多个表达式的组合处理逻辑。
Context（环境）：
- 包含解释器之外的一些全局数据或者局部数据，供解释器解释过程中使用。
Client（客户端）：
- 构造一个完整的文法树，然后给定一个具体的上下文环境，最后调用解释方法。

优缺点

解释器模式的优点
- 增加了新的语句只需要增加新的终结符和非终结符表达式，不需要修改现有类。
解释器模式的缺点
- 对于复杂文法而言，类的数量会激增，导致系统难以维护。
- 解释器模式递归使用，对于递归深度大的情况效率较低。

UML图

具体代码实现

Context 数据实体类，可以包含一些方法

package InterpreterPatternModel;

public class TestContext {
    private Integer a1;

    private Integer a2;

    private  String a3;

    public TestContext(Integer a1, Integer a2, String a3){
        this.a1 = a1;
        this.a2 = a2;
        this.a3 = a3;
    }

    public String getA3() {
        return a3;
    }

    public void setA3(String a3) {
        this.a3 = a3;
    }

    public Integer getA1() {
        return a1;
    }

    public void setA1(Integer a1) {
        this.a1 = a1;
    }

    public Integer getA2() {
        return a2;
    }

    public void setA2(Integer a2) {
        this.a2 = a2;
    }
}

Abstract Expression 创建接口方法

public interface AbstractExpression {
    Integer interpret(TestContext context);

}

Terminal Expression 对数据简单处理

Terminal Expression 是解释器模式中的一种表达式类型，它表示文法中的最基本元素，这些元素不能再进一步分解。终端表达式通常对应于文法中的终端符号，如关键字、标识符、常量等。

简单性：终端表达式是最基本的表达式，它不包含其他表达式。
不可分解性：终端表达式代表的是文法中最基本的符号，不能再进一步拆解。

具体实现：终端表达式通常是一个具体的类，它实现了抽象表达式接口，并提供了解释自身的方法。
使用 switch 实现加减乘除，对数据做直接处理

package InterpreterPatternModel;

public class TestTerminalExpression implements AbstractExpression {

    @Override
    public Integer interpret(TestContext context) {
        switch (context.getA3()){
            case "+":
                return context.getA1() + context.getA2();
            case "-":
                return context.getA1() - context.getA2();
            case "*":
                return context.getA1() * context.getA2();
            case "/":
                return context.getA1() / context.getA2();
            default:
                return null;
        }
    }

}

Non-Terminal Expression 同样实现抽象接口方法

Non-Terminal Expression 也是一种表达式类型，它代表了文法中的复合元素。这些元素由一个或多个终端表达式和其他非终端表达式组成。非终端表达式定义了如何组合这些表达式来解释更复杂的句子。

组合性：非终端表达式可以包含一个或多个终端表达式或其他非终端表达式。
递归性：非终端表达式通常通过递归调用其他表达式的 interpret 方法来解释更复杂的表达式。

具体实现：非终端表达式也是一个具体的类，它实现了抽象表达式接口，并提供了解释自身的方法。
对数据做复杂处理以及调用上面的优化，实现再次封装

package InterpreterPatternModel;

public class TestNonTerminalExpression implements AbstractExpression {

    private TestContext context;

    public TestNonTerminalExpression(Integer a1, Integer a2, String a3){
        this.context = new TestContext(a1, a2, a3);
    }
    
    public Integer exec(){
        return this.interpret(context);
    }

    @Override
    public Integer interpret(TestContext context) {
        TestTerminalExpression testTerminalExpression = new TestTerminalExpression();
        return testTerminalExpression.interpret(context);
    }
}

Client（客户端）调用方法

package InterpreterPatternModel;

public class TestClient {

    public static void exec(){
        TestTerminalExpression testTerminalExpression = new TestTerminalExpression();
        Integer interpret = testTerminalExpression.interpret(new TestContext(1, 2, "*"));
        System.out.println(interpret);
        TestNonTerminalExpression nonTerminal = new TestNonTerminalExpression(10, 2, "+");
        Integer exec = nonTerminal.exec();
        System.out.println(exec);
        Integer interpret1 = nonTerminal.interpret(new TestContext(new TestNonTerminalExpression(1, 2, "*").exec(), new TestNonTerminalExpression(10, 2, "-").exec(), "+"));
        System.out.println(interpret1);
    }
}

通过Terminal Expression（终端表达式）和 Non-Terminal Expression（非终端表达式）
这两种表达式类型的组合，解释器模式能够构建出一个能够解析并解释复杂文法的解释器。这种模式使得添加新的语法规则变得相对容易，因为只需添加新的终端和非终端表达式即可。但是，随着文法复杂度的增加，非终端表达式的数量也会增加，这可能导致类的数量激增，从而增加了系统的复杂性和维护难度。