Java进阶篇设计模式之九—– 解释器模式和迭代器模式

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前言

上一篇中我们学习了行为型模式的责任链模式(Chain of Responsibility Pattern)和命令模式(Command Pattern)。本篇则来学习下行为型模式的两个模式, 解释器模式(Interpreter Pattern)和迭代器模式(Iterator Pattern)。

解释器模式

简介

解释器模式顾名思义,就是对某事物进行解释。给定一个语言之后,解释器模式可以定义出其文法的一种表示,并同时提供一个解释器。客户端可以使用这个解释器来解释这个语言中的句子。

解释器模式其实就是对某事物进行解释。比如生活中经常用到的计算器,将我们用的语言转换成计算器预言,还有我们编写代码时用到的正则表达式等等。《大话设计模式》中对这个模式有个比较有意思的讲解,其中示例就是把老板对不同人说相同的话,不同的人会理解不同。这也说明的解释器模式核心就是进行解释。

解释器模式主要由这四个角色组成,抽象表达式(Expression)角色、终结符表达式(Terminal Expression)角色、非终结符表达式(Nonterminal Expression)角色和环境(Context)角色。

  • 抽象解释器:声明一个所有具体表达式都要实现的抽象接口(或者抽象类),接口中主要是一个interpret()方法,称为解释操作。具体解释任务由它的各个实现类来完成,具体的解释器分别由终结符解释器TerminalExpression和非终结符解释器NonterminalExpression完成。
  • 终结符表达式:实现与文法中的元素相关联的解释操作,通常一个解释器模式中只有一个终结符表达式,但有多个实例,对应不同的终结符。终结符一半是文法中的运算单元,比如有一个简单的公式R=R1+R2,在里面R1和R2就是终结符,对应的解析R1和R2的解释器就是终结符表达式。
  • 非终结符表达式:文法中的每条规则对应于一个非终结符表达式,非终结符表达式一般是文法中的运算符或者其他关键字,比如公式R=R1+R2中,+就是非终结符,解析+的解释器就是一个非终结符表达式。非终结符表达式根据逻辑的复杂程度而增加,原则上每个文法规则都对应一个非终结符表达式。
  • 环境角色:这个角色的任务一般是用来存放文法中各个终结符所对应的具体值,比如R=R1+R2,我们给R1赋值100,给R2赋值200。这些信息需要存放到环境角色中,很多情况下我们使用Map来充当环境角色就足够了。

这里为了方便理解,我们使用一个简单的示例来加以说明。
平常我们在进行英语学习的时候,会自行翻译或者用到翻译工具。但是不同的翻译工具翻译的结果也可能不一样,这时我们只需要拿到自己想要的结果就行了。比如,使用百度和有道翻译“好好学习,天天向上!”,它们翻译的结果分别为“Study hard and keep up!”和“study hard and make progress every day!”,而xuwujing翻译的结果是“ Good good study, day day up!”。
那么我们便可以用解释器模式来实现这种场景。
首先定义一个抽象的解释器接口,有解释的这个方法,然后再定义不同的解释器实现该接口和方法,最后再来进行测试。那么代码如下:

interface Expreeion{
   void interpert(String word);
}

class  BaiduExpreeion implements Expreeion{
   String str ="好好学习,天天向上!";
   @Override
   public void interpert(String word) {
       if(str.equals(word)) {
           System.out.println("百度翻译:"+word+" 的英文是  Study hard and keep up!");
       }
   }
}

class  YouDaoExpreeion implements Expreeion{
   String str ="好好学习,天天向上!";
   @Override
   public void interpert(String word) {
       if(str.equals(word)) {
           System.out.println("有道翻译:"+word+" 的英文是  study hard and make progress every day!");
       }
   }
}

class  XuWuJingExpreeion implements Expreeion{
   String str ="好好学习,天天向上!";
   @Override
   public void interpert(String word) {
       if(str.equals(word)) {
           System.out.println("xuwujing翻译:"+word+" 的英文是  Good good study, day day up!");
       }
   }
}

public class InterpreterTest {
   public static void main(String[] args) {
       String word = "好好学习,天天向上!";
       Expreeion expreeion =new  BaiduExpreeion();
       Expreeion expreeion2 =new  YouDaoExpreeion();
       Expreeion expreeion3 =new  XuWuJingExpreeion();
       expreeion.interpert(word);
       expreeion2.interpert(word);
       expreeion3.interpert(word);
   }
}

输出结果:


百度翻译:好好学习,天天向上! 的英文是  Study hard and keep up!
有道翻译:好好学习,天天向上! 的英文是  study hard and make progress every day!
xuwujing翻译:好好学习,天天向上! 的英文是  Good good study, day day up!

解释器模式优点:

扩展性好,子类扩展非常方便。
实现简单。

解释器模式缺点:

可使用的场景比较少;
类过多的话,会使代码臃肿,难以维护;

使用场景:

一个简单的语法规则需要解释的场景,比如sql。
有重复的问题的时候。

迭代器模式

简介

迭代器模式用于顺序访问集合对象的元素,不需要知道集合对象的底层表示,属于行为型模式。 它提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又无须暴露该对象的内部表示。

我们对迭代器(Iterator)肯定不陌生,因为我们在Java开发中会经常用到,比如对List、Set和Map集合进行遍历或对数组进行遍历的时候。但是迭代器模式的话,可能就不太理解了,这里我们就简单讲讲迭代器模式。

迭代器模式主要由这四个角色组成,迭代器角色(Iterator)、具体迭代器角色(Concrete Iterator)、容器角色(Container)和具体容器角色(Concrete Container)。

  • 迭代器角色(Iterator):通过接口或抽象类声明实现的方法。
  • 具体迭代器角色(Concrete Iterator):具体迭代器角色要实现迭代器接口,并要记录遍历中的当前位置。
  • 容器角色(Container):容器角色负责提供创建具体迭代器角色的接口。
  • 具体容器角色(Concrete Container):具体容器角色实现创建具体迭代器角色的接口——这个具体迭代器角色于该容器的结构相关。

因为迭代器我们平时用的比较多,这里也不在过多描述了,这里就简单的介绍下迭代器模式的运作。
首先,定义一个迭代器角色(MyIterator )和容器角色(MyIterable)的接口。
代码如下:

interface MyIterator {
    boolean hasNext();
    String next();
}

interface MyIterable{
    MyIterator getIterator();
    void add(String str);
    String get(int index);
}

然后定义一个 具体容器角色(ListContainer )实现容器角色的接口,这里的实现方法通过List自带的进行实现;然后再定义一个具体迭代器角色(ListIterator )实现迭代器角色的接口,这里的实现的方法由自己实现。
那么代码如下:


class ListContainer implements MyIterable {
    
     private List<String> list =new ArrayList<>(); 

     
    @Override
    public MyIterator getIterator() {
        return new ListIterator();
    }

    @Override
    public void add(String str) {
        list.add(str);
    }

    @Override
    public String get(int index) {
        return list.get(index);
    }
    
    class ListIterator implements MyIterator{
        int index;
        @Override
        public boolean hasNext() {
            return index < list.size();
        }

        @Override
        public String next() {
            if (this.hasNext()) {
                return list.get(index++);
            }
            return null;
        }
    }
}

最后再来进行代码的测试。
测试代码如下:


public static void main(String[] args) {
        MyIterable myIterable = new ListContainer();
        myIterable.add("1");
        myIterable.add("zhangsan");
        myIterable.add("2");
        myIterable.add("lisi");
        myIterable.add("3");
        myIterable.add("xuwujing"); 
        MyIterator myIterator = myIterable.getIterator();
        while (myIterator.hasNext()){
            String str = myIterator.next();
            System.out.println(str);
        }      
    }

输出结果:

        1
        zhangsan
        2
        lisi
        3
        xuwujing

迭代器模式优点:

灵活度高,可以通过不同的方式遍历对象;
扩展性好,可以很方便的增加新的聚合类和迭代器类而不用修改之前的代码。

迭代器模式缺点:

由于迭代器模式将存储数据和遍历数据的职责分离,增加新的聚合类需要对应增加新的迭代器类,类的个数成对增加,这在一定程度上增加了系统的复杂性。

使用场景:

需要为聚合对象提供遍历的功能的时候。

其它

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项目的代码

java-study是本人在学习Java过程中记录的一些代码,也包括之前博文中使用的代码。如果感觉不错,希望顺手给个start,当然如果有不足,也希望提出。
github地址: https://github.com/xuwujing/java-study

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作者:虚无境
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