一. 解释器模式

引用菜鸟教程里面解释器模式介绍: https://www.runoob.com/design-pattern/interpreter-pattern.html

解释器模式（Interpreter Pattern）提供了评估语言的语法或表达式的方式，它属于行为型模式。

这种模式实现了一个表达式接口，该接口解释一个特定的上下文。

这种模式被用在 SQL 解析、符号处理引擎等。

一.一介绍

意图： 给定一个语言，定义它的文法表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该标识来解释语言中的句子。

主要解决： 对于一些固定文法构建一个解释句子的解释器。

何时使用： 如果一种特定类型的问题发生的频率足够高，那么可能就值得将该问题的各个实例表述为一个简单语言中的句子。
这样就可以构建一个解释器，该解释器通过解释这些句子来解决该问题。

如何解决： 构建语法树，定义终结符与非终结符。

关键代码： 构建环境类，包含解释器之外的一些全局信息，一般是 HashMap。

应用实例： 编译器、运算表达式计算。

优点：
1、可扩展性比较好，灵活。
2、增加了新的解释表达式的方式。
3、易于实现简单文法。

缺点：
1、可利用场景比较少。
2、对于复杂的文法比较难维护。
3、解释器模式会引起类膨胀。
4、解释器模式采用递归调用方法。

使用场景：
1、可以将一个需要解释执行的语言中的句子表示为一个抽象语法树。
2、一些重复出现的问题可以用一种简单的语言来进行表达。
3、一个简单语法需要解释的场景。

注意事项： 可利用场景比较少，JAVA 中如果碰到可以用 expression4J 代替。

组成角色	具体	关系
抽象表达式(AbstractExpression)	MathExpression	抽象表达式，声明一个抽象的解释操作,这个方法为抽象语法树中所有的节点所共享
终结符表达式(TerminalExpression)	BaseMathExpression	为终结符表达式, 实现与文法中的终结符相关的解释操作
非终结符表达式(NonTermialExpression)	VarExpression	非终结符表达式，为文法中的非终结符实现解释操作.
环境角色(Context)	MathCalculator	环境角色,含有解释器之外的全局信息

二. 解释器模式实例

二. 一抽象表达式 MathExpression

public abstract class MathExpression {
    /**
     处理表达式
     * @param paramMap
     */
    public abstract int interpreter (Map<String, Integer> paramMap);
}

二.二非终结符表达式 VarExpression

public class VarExpression extends MathExpression {
    private String key;
    public VarExpression (String key) {
        this.key = key;
    }

    @Override
    public int interpreter(Map<String, Integer> paramMap) {
        return paramMap.get(key);
    }
}

二.三终结符表达式和其子类

二.三.一终结符表达式 BaseMathExpression

public class BaseMathExpression extends MathExpression{

    private MathExpression left;
    private MathExpression right;

    public BaseMathExpression (MathExpression left, MathExpression right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }

    @Override
    public int interpreter(Map<String, Integer> paramMap) {
        // 是个空方法，让子类进行重写.
        return 0;
    }

    public MathExpression getLeft() {
        return left;
    }

    public MathExpression getRight() {
        return right;
    }
}

二.三.二终结符表达式子类

相加

public class AddExpression extends BaseMathExpression{

    public AddExpression(MathExpression left, MathExpression right) {
        super(left, right);
    }

    @Override
    public int interpreter(Map<String, Integer> paramMap) {
        return super.getLeft().interpreter(paramMap) + super.getRight().interpreter(paramMap);
    }
}

相减

public class SubExpression extends BaseMathExpression{

    public SubExpression(MathExpression left, MathExpression right) {
        super(left, right);
    }

    @Override
    public int interpreter(Map<String, Integer> paramMap) {
        return super.getLeft().interpreter(paramMap) - super.getRight().interpreter(paramMap);
    }
}

二.四环境角色 MathCalculator

public class MathCalculator {

    private MathExpression mathExpression;

    /**
    构造方法传入一个表达式
     */
    public MathCalculator (String expStr) {
   // 安排运算先后顺序
        Stack<MathExpression> stack = new Stack<>();
        // 表达式拆分成字符数组
        // 进行拆分
        char[] charArray = expStr.toCharArray();
        MathExpression left = null;
        MathExpression right = null;
        //遍历我们的字符数组， 即遍历  [a, +, b]
        //针对不同的情况，做处理
        for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {
            switch (charArray[i]) {
                case '+':{
                    left = stack.pop();// 从stack取出left => "a"
                    right = new VarExpression(String.valueOf(charArray[++i]));// 取出右表达式 "b"
                    stack.push(new AddExpression(left, right));// 然后根据得到left 和 right 构建 AddExpresson加入stack
                    break;
                }
                case '-':{
                    left = stack.pop();
                    right = new VarExpression(String.valueOf(charArray[++i]));
                    stack.push(new SubExpression(left, right));
                    break;
                }
                default:{
                    //如果是一个 Var 就创建要给 VarMathExpression 对象，并push到 stack
                    stack.push(new VarExpression(String.valueOf(charArray[i])));
                    break;
                }
            }
        }
        //当遍历完整个 charArray 数组后，stack 就得到最后MathExpression
        this.mathExpression = stack.pop();


    }
    /**
     对外提供的一个方法， 用于获取结果
     */
    public int exec (Map<String,Integer> paramMap) {
        return this.mathExpression.interpreter(paramMap);
    }
}

二.五客户端调用

   @Test
    public void oneTest() {
        MathCalculator mathCalculator = new MathCalculator("a+b-c+d-e");

        // 定义参数
        Map<String,Integer> paramMap = new HashMap<>();
        paramMap.put("a",1);
        paramMap.put("b",2);
        paramMap.put("c",3);
        paramMap.put("d",4);
        paramMap.put("e",5);

        int result = mathCalculator.exec(paramMap);
        log.info("最后结果是:{}",result);

    }

INFO [main] (InterpreterTest.java:33) - 最后结果是:-1

三. JEP 处理数学表达式

三.一引入jep 依赖

<dependency>
            <groupId>jep</groupId>
            <artifactId>jep</artifactId>
            <version>2.24</version>
        </dependency>

三.二 JEP使用测试

@Test
    public void twoTest() {
        JEP jep = new JEP();
        // 需要先添加变量， 再处理表达式。
        jep.addVariable("a",1);
        jep.addVariable("b",2);
        jep.addVariable("c",3);
        jep.addVariable("d",4);
        jep.addVariable("e",5);
        jep.parseExpression("a+b-c+d-e");
        // 进行获取结果
        log.info(">>> 最后结果: {}", jep.getValue());
    }