一、前言

这是我们23个设计模式中最后一个设计模式了，大家或许也没想到吧，竟然是编译原理上的编译器，这样说可能不对，因为编译器分为几个部分组成呢，比如词法分析器、语法分析器、语义分析器、中间代码优化器以及最终的最终代码生成器。而这个解释器其实就是完成了对语法的解析，将一个个的词组解释成了一个个语法范畴，之后拿来使用而已。

为什么会有这个解释器模式呢，我想这是从编译原理中受到启发的，使用了这样的一个解释器可以在Java语言之上在定义一层语言，这种语言通过Java编写的解释器可以放到Java环境中去执行，这样如果用户的需求发生变化，比如打算做其他事情的时候，只用在自己定义的新的语言上进行修改，对于Java编写的代码不需要进行任何的修改就能在Java环境中运行，这是非常有用的。这就好像，虽然不管怎么编译，最终由中间代码生成最终代码（机器码）是依赖于相应的机器的。但是编译器却能理解高级语言和低级语言，无论高级语言的程序是怎么样编写的，编译器的代码是不用修改的，而解释器模式就是想做一个建立在Java和我们自定义语言之间的编译器。

二、代码

本程序使用自顶向下文法来解析源程序：

首先是文法的定义：

<program> -> program <Command List><Command List> -> <Command>*   end<Command> -> <Repeat Command> | <Primitive Command><Repeat Command> -> repeat <number> <Command List><Primitive Command> -> go | right | left

由此可以生成一颗语法树。

然后使用自顶向下文法生成这样的语法树，自顶向下文法从根节点开始，不断的向下解析，遇到一个语法范畴就尝试着自己的定义去解析，直至解析到相应的程序，这里要注意二义性问题，不能尝试两种解析方式都能对源程序解析成功；在实现的时候将一个语法范畴定义为一个类，然后不断地递归的去解析，直至到了叶子节点，将所有的单词解析完毕。

Node抽象类：

package zyr.dp.interpreter;public abstract class Node {public abstract void parse(Context context) throws ParseException;}

 ProgramNode：起始节点  <program> -> program <Command List>

package zyr.dp.interpreter;public class ProgramNode extends Node {private Node commandListNode;public void parse(Context context) throws ParseException {context.skipToken("program");commandListNode=new CommandListNode();commandListNode.parse(context);}public String toString(){return "[program "+commandListNode+"]";}}

CommandListNode类： <Command List> -> <Command>* end

package zyr.dp.interpreter;import java.util.ArrayList;public class CommandListNode extends Node {private ArrayList list=new ArrayList();public void parse(Context context) throws ParseException {while(true){if(context.getCurrentToken()==null){throw new ParseException("错误！！！"+"当前字符为空");}else if(context.getCurrentToken().equals("end")){context.skipToken("end");break;}else{Node commandNode=new CommandNode();commandNode.parse(context);list.add(commandNode);}}}public String toString(){return list.toString();}}

CommandNode类： <Command> -> <Repeat Command> | <Primitive Command>

package zyr.dp.interpreter;public class CommandNode extends Node {private Node node;public void parse(Context context) throws ParseException {if(context.getCurrentToken().equals("repeat")){node = new RepeatCommandNode();node.parse(context);}else{node = new PrimitiveCommandNode();node.parse(context);}}public String toString(){return node.toString();}}

ReapeatCommandNode类：

package zyr.dp.interpreter;public class RepeatCommandNode extends Node {private int number;private Node commandListNode;public void parse(Context context) throws ParseException {context.skipToken("repeat");number=context.currentNumber();context.nextToken();commandListNode=new CommandListNode();commandListNode.parse(context);}public String toString(){return "[repeat "+number+"  "+commandListNode+"]";}}

 PrimitiveCommandNode类：<Primitive Command> -> go | right | left

package zyr.dp.interpreter;public class PrimitiveCommandNode extends Node {String name;public void parse(Context context) throws ParseException {name=context.getCurrentToken();context.skipToken(name);if(!name.equals("go") && !name.equals("left") && !name.equals("right") ){throw new ParseException("错误！！！非法字符："+name);}}public String toString(){return name;}
}

 ParseException类：

package zyr.dp.interpreter;public class ParseException extends Exception {private static final long serialVersionUID = 3996163326179443976L;public ParseException(String word){super(word);}}

Context类，承载了词法分析的职责，为上面的语法树提供单词，遍历程序。

package zyr.dp.interpreter;import java.util.StringTokenizer;public class Context {private StringTokenizer tokenizer ;private String currentToken;public Context(String token){tokenizer=new StringTokenizer(token);nextToken();}public String nextToken() {if(tokenizer.hasMoreTokens()){currentToken=tokenizer.nextToken();}else{currentToken=null;}return currentToken;}public String getCurrentToken(){return currentToken;}public void skipToken(String token) throws ParseException{if(!token.equals(currentToken)){throw new ParseException("错误！！！"+"期待"+currentToken+"但是却得到"+token);}nextToken();}public int currentNumber() throws ParseException{int num=0;try{num=Integer.parseInt(currentToken);}catch(NumberFormatException e){throw new ParseException(e.toString());}return num;}}

Main类，读取用户编写的程序并且执行词法分析和语法分析。这里的词法分析就是简单的遍历程序，语法分析采用的自顶向下的语法分析，对于上下文无关文法可以检测到语法错误，并且能生成语法范畴，但是这些语法范畴是我们能看到的，不是及其最终可以拿来去处理的，真正要编写编译系统，最好使用，自下而上的算符优先文法等方式来分析。

package zyr.dp.text;import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;import zyr.dp.interpreter.*;public class Main {public static void main(String[] args) {try {BufferedReader  reader = new BufferedReader(new FileReader("program.txt"));String line=null;while((line=reader.readLine())!=null){System.out.println("源程序为："+line);System.out.println("自顶向下解析为：");Node node=new ProgramNode();node.parse(new Context(line));System.out.println(node);}} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} catch (ParseException e) {e.printStackTrace();}}}

运行结果：

源程序：

在这里我专门写错了一个源程序：

program end
program go end
program go right  go right  go right  go right  go right  go right  end
program repeat 4 go right end end
program repeat 4 repeat 3  go right end go right end end
program repeat 4 go right end

可以看到编译器检测到了语法错误，对于语法正确的，也形式化的生成了自己的分析结果，使用[ ]括起来的就是语法范畴了，形成层次递归嵌套结构。

三、总结

    最后的设计模式是解释器模式，在Java这种高级语言之上再次定义一种语言的编译器，然后在不改动这个编译器的条件下，也就是不改变Java代码就能够随意的书写更高级的代码，然后执行。在这种模式之下java程序都不用修改，只用修改上面的文本文件就可以了，非常的方便，适合于结构已经固定，但是可以随意修改功能的场合。

浅谈设计模式<最通俗易懂的讲解>