一、基础概念

解释器模式是指给定一个语言（表达式），来表示它的文法，并定义一个解释器，使用该解释器来解释语言中的句子（表达式），并得到结果。简单来说，解释器模式把要处理的问题条条框框地定义出来，然后挨个细致解释，适合一些重复性的问题求解。

所谓终结符，是指表达式中的最小单位，它不再包含其他更小的表达式，可以理解为表达式的“叶子”节点，例如在一个简单的表达式计算器中：

1、数字值（如123）就是一个终结符，数字解释器实现了对数字的解释操作。

2、变量名（如a）也可以看作是一个终结符，变量解释器实现获取变量的值。

非终结符需要通过组合包含的子表达式的结果进行解释，例如：

1、加法表达式包含左边和右边两个子表达式，通过组合两个子表达式的计算结果实现加法。

2、函数调用表达式包含函数名和参数表达式，需要调用函数并传入参数计算结果。

举个例子："5 + 6"，然后解析这个表达式，计算出结果11。

在这个例子中：

1、数字5和6是终结符，它们是表达式的基本元素，不再包含其他表达式。

2、加号是非终结符，它表示一个表达式，需要通过计算5和6才能得出值。

所以简单来说：

1、终结符是表达式的基本元素，不再含其他表达式。

2、非终结符表示一个表达式，包含其他表达式。

二、UML类图

三、角色设计

角色	描述
抽象表达式角色	定义解释器的接口，声明一个解释操作interpret()
终结符表达式角色	实现抽象表达式接口，表示语法规则中的终结符
非终结符表达式角色	实现抽象表达式接口，表示语法规则中的非终结符,可以包含终结符和非终结符
客户端角色	建立解释器对象，并调用interpret()方法进行解释操作

四、案例分析

下面我们通过模拟一个算术表达式的运算过程来实现解释器模式。

大体的工作流程如下：

1、构建表达式语法树。

2、用递归解释器对语法树进行解释执行。

3、终结符表达式直接返回值，非终结符表达式通过组合运算达到计算功能。

4、客户端构建语法树并调用解释器执行，即完成了对表达式的解析和求值。

代码设计如下：

定义一个抽象表达式角色，并定义了解释操作接口interpret()：

public interface Expression {

    int interpret();

}

定义AddExpression，SubtractExpression等，非终结符表达式角色，它们实现了对复合表达式的解释，通过组合包含的子表达式的解释结果进行解释：

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

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

    @Override
    public int interpret() {
        return left.interpret() + right.interpret();
    }
}

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

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

    @Override
    public int interpret() {
        return left.interpret() - right.interpret();
    }
}

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

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

    @Override
    public int interpret() {
        return left.interpret() * right.interpret();
    }
}

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

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

    @Override
    public int interpret() {
        try {
            return left.interpret() / right.interpret();
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("除数不能为0");
            return -1;
        }
    }
}

定义NumberExpression，终结符表达式角色，它实现了对终结符的解释，这里的终结符是数字，直接返回数字的值：

public class NumberExpression implements Expression {

    private int number;

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

    @Override
    public int interpret() {
        return number;
    }
    
}

客户端角色，添加一个Interpreter类，来解析表达式字符串，构建抽象语法树，并调用interpret()方法：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Expression expression = new SubtractExpression(
                new AddExpression(new NumberExpression(5),
                        new MultiplyExpression(new NumberExpression(10), new NumberExpression(15))),
                new DivideExpression(new NumberExpression(5), new NumberExpression(5))
        );
        int result = expression.interpret();
        System.out.println("计算结果为：" + result);

    }
}

运行结果如下：