Android的设计模式解释器模式

Android的设计模式系列文章介绍&＃xff0c;欢迎关注&＃xff0c;持续更新中&＃xff1a;

Android的设计模式-设计模式的六大原则
创建型模式&＃xff1a;
Android的设计模式-单例模式
Android的设计模式-建造者模式
Android的设计模式-工厂方法模式
Android的设计模式-简单工厂模式
Android的设计模式-抽象工厂模式
Android的设计模式-原型模式
行为型模式&＃xff1a;
Android的设计模式-策略模式
Android的设计模式-状态模式
Android的设计模式-责任链模式
Android的设计模式-观察者模式
Android的设计模式-模板方法模式
Android的设计模式-迭代器模式
Android的设计模式-备忘录模式
Android的设计模式-访问者模式
Android的设计模式-中介者模式
Android的设计模式-解释器模式

1.定义

给定一门语言&＃xff0c;定义它的文法的一种表示&＃xff0c;并定义一个解释器&＃xff0c;该解释器使用该表示来解释语言中的句子。

2.介绍

• 解释器模式属于行为型模式。
• 解释器模式提供了一种解释语言的语法或表达式的方式。
• 解释器模式实际开发中很少用到。

3.UML类图

角色说明&＃xff1a;

• AbstractExpression&＃xff08;抽象表达式&＃xff09;&＃xff1a;定义一个抽象的解释方法&＃xff0c;其具体的实现在各个具体的子类解释器中完成。
• TerminalExpression&＃xff08;终结符表达式&＃xff09;&＃xff1a;实现对文法中与终结符有关的解释操作。
• NonterminalExpression&＃xff08;非终结符表达式&＃xff09;&＃xff1a;实现对文法中的非终结符有关的解释操作。
• Context&＃xff08;环境角色&＃xff09;&＃xff1a;包含解释器之外的全部信息。
• Client&＃xff08;客户端角色&＃xff09;&＃xff1a;解析表达式&＃xff0c;构建抽象语法树&＃xff0c;执行具体的解释操作等。

4.实现

以加减法的实现为例&＃xff0c;我们实现下面表达式的解释并输出结果&＃xff0c;为了方便解释&＃xff0c;在表达式中介加了空格方便处理。

a &＃61; 1024
b &＃61; 512
a &＃43; b
a - b


4.1 创建抽象表达式

public abstract class ArithmeticExpression {//抽象算术表达式public abstract Object interpret(Context context);//抽象解释方法}


4.2 终结符表达式

从上面的表达式可以看出&＃xff0c;终结符有两种&＃xff0c;一种是数字&＃xff0c;另外一种是变量。

//数字表达式&＃xff0c;用来解释数字public class NumExpression extends ArithmeticExpression {private String strNum;public NumExpression(String strNum) {this.strNum &＃61; strNum;}&＃64;Overridepublic Integer interpret(Context context) {//解释数字return Integer.parseInt(strNum);}}//变量表达式&＃xff0c;用来解释变量class VarExpression extends ArithmeticExpression {private String var;public VarExpression(String var) {this.var &＃61; var;}&＃64;Overridepublic String interpret(Context context) {//解释变量return var;}}


4.3 创建非终结符表达式

上面的表达式有三种非终结符&＃xff0c;分别是&＃43;号、-号和&＃61;号。

//加法表达式&＃xff0c;用来解释加法,如a&＃43;bpublic class AddExpression extends ArithmeticExpression {private ArithmeticExpression left, right;//加号左右两边的内容public AddExpression(ArithmeticExpression left, ArithmeticExpression right) {this.left &＃61; left;this.right &＃61; right;}&＃64;Overridepublic Integer interpret(Context context) {//解释加法表达式的结果&＃xff0c;即算出left&＃43;right的结果return context.get((String) left.interpret(context)) &＃43; context.get((String) right.interpret(context));}}//减法表达式&＃xff0c;用来解释减法,如a-bpublic class SubExpression extends ArithmeticExpression {private ArithmeticExpression left, right;//减号左右两边的内容public SubExpression(ArithmeticExpression left, ArithmeticExpression right) {this.left &＃61; left;this.right &＃61; right;}&＃64;Overridepublic Integer interpret(Context context) {//解释减法表达式的结果&＃xff0c;即算出left-right的结果return context.get((String) left.interpret(context)) - context.get((String) right.interpret(context));}}//等号表达式&＃xff0c;用来解释变量赋值&＃xff0c;如a&＃61;1024public class EqualExpression extends ArithmeticExpression {private ArithmeticExpression left, right;//等号左右两边的内容public EqualExpression(ArithmeticExpression left, ArithmeticExpression right) {this.left &＃61; left;this.right &＃61; right;}&＃64;Overridepublic Object interpret(Context context) {//解释等号表达式的结果&＃xff0c;并将结果保存到context&＃xff0c;变量名为key,值为valuecontext.put((String) left.interpret(context), (int) right.interpret(context));return null;}}


4.4 创建环境角色

创建环境主要包含解释器之外的全部信息&＃xff0c;这里用来保存变量以及其值。

public class Context {Map<String, Object> mMap &＃61; new HashMap<>();//使用HashMap来保存结果public void put(String key, int value) {mMap.put(key, value);}public int get(String key) {return (int) mMap.get(key);}}


4.5 创建客户端角色&＃xff1a;

客户端角色主要负责解析表达式&＃xff0c;构建抽象语法树&＃xff0c;执行具体的解释操作等。

public class Calculator {//计算器类Context mContext &＃61; new Context();private ArithmeticExpression mExpression;public void read(String expression) {//读取表达式String[] split &＃61; expression.split(" ");//表达式以空格隔开&＃xff0c;方便拆分switch (split[1]) {//根据不同符号去执行具体的解析操作case "&＃61;":new EqualExpression(new VarExpression(split[0]), new NumExpression(split[2])).interpret(mContext);break;case "&＃43;":mExpression &＃61; new AddExpression(new VarExpression(split[0]), new VarExpression(split[2]));break;case "-":mExpression &＃61; new SubExpression(new VarExpression(split[0]), new VarExpression(split[2]));break;}}public int calculate() {//计算结果return (int) mExpression.interpret(mContext);}}


4.6 客户端测试&＃xff1a;

public void test() {Calculator calculator &＃61; new Calculator();calculator.read("a &＃61; 1024");//读取表达式calculator.read("b &＃61; 512");System.out.println("a &＃61; 1024");System.out.println("b &＃61; 512");calculator.read("a &＃43; b");System.out.println("a &＃43; b &＃61; " &＃43; calculator.calculate());//计算结果calculator.read("a - b");System.out.println("a - b &＃61; " &＃43; calculator.calculate());}


输出结果&＃xff1a;

a &＃61; 1024
b &＃61; 512
a &＃43; b &＃61; 1536
a - b &＃61; 512


5. 应用场景

• 简单的语法需要解释时&＃xff0c;如解释一个sql语句。
• 一些重复发生的问题&＃xff0c;比如加减乘除四则运算&＃xff0c;但是公式每次都不同&＃xff0c;有时是a&＃43;b-cd&＃xff0c;有时是ab&＃43;c-d等&＃xff0c;公式千变万化&＃xff0c;但是都是由加减乘除四个非终结符来连接的&＃xff0c;这时我们就可以使用解释器模式。

6. 优点

• 灵活的扩展性&＃xff0c;想扩展语法规则时只需新增新的解释器就可以了。如上面的例子中&＃xff0c;想增加乘除法&＃xff0c;只想增加相应的解释类&＃xff0c;并增加相应的表达式解释操作即可。

7. 缺点

• 每一个文法都至少对应一个解释器&＃xff0c;会产生大量的类&＃xff0c;难于维护。
• 解释器模式由于大量使用循环和递归&＃xff0c;需要考虑效率的问题&＃xff0c;而且调试也不方便。
• 对于复杂的文法&＃xff0c;构建其抽象语法树会显得异常繁琐。
• 所以不推荐在重要的模块中使用解释器模式&＃xff0c;维护困难。

8. Android中的源码分析

对于AndroidManifest.xml这个文件&＃xff0c;我们是相当熟悉。实际上AndroidManifest.xml是由PackageManagerService使用了PackageParser这个类来解释的&＃xff0c;这里面就用到了解释器模式。对于AndroidManifest.xml中的每一个标签&＃xff0c;都有对应的类去保存相应的信息。

8.1 PackageParser的parseBaseApkCommon方法

基于Android 27的源码&＃xff0c;不同版本的源码方法名可能不一样。

private Package parseBaseApkCommon(Package pkg, Set<String> acceptedTags, Resources res,XmlResourceParser parser, int flags, String[] outError) throws XmlPullParserException, IOException {//其他代码略if (tagName.equals(TAG_APPLICATION)) {//其他代码略if (!parseBaseApplication(pkg, res, parser, flags, outError)) {//解释application标签return null;}} else if (tagName.equals(TAG_OVERLAY)) {//其他代码略} else if (tagName.equals(TAG_KEY_SETS)) {if (!parseKeySets(pkg, res, parser, outError)) {return null;}} else if (tagName.equals(TAG_PERMISSION_GROUP)) {if (!parsePermissionGroup(pkg, flags, res, parser, outError)) {return null;}} else if (tagName.equals(TAG_PERMISSION)) {if (!parsePermission(pkg, res, parser, outError)) {return null;}} else if (tagName.equals(TAG_PERMISSION_TREE)) {if (!parsePermissionTree(pkg, res, parser, outError)) {return null;}} else if (tagName.equals(TAG_USES_PERMISSION)) {if (!parseUsesPermission(pkg, res, parser)) {return null;}} else if (tagName.equals(TAG_USES_PERMISSION_SDK_M)|| tagName.equals(TAG_USES_PERMISSION_SDK_23)) {if (!parseUsesPermission(pkg, res, parser)) {return null;}} else if (tagName.equals(TAG_USES_CONFIGURATION)) {//其他代码略} else if (tagName.equals(TAG_USES_FEATURE)) {//其他代码略} else if (tagName.equals(TAG_FEATURE_GROUP)) {//其他代码略} else if (tagName.equals(TAG_USES_SDK)) {//其他代码略} else if (tagName.equals(TAG_SUPPORT_SCREENS)) {//其他代码略} else if (tagName.equals(TAG_PROTECTED_BROADCAST)) {//其他代码略} else if (tagName.equals(TAG_INSTRUMENTATION)) {//其他代码略} else if (tagName.equals(TAG_ORIGINAL_PACKAGE)) {//其他代码略} else if (tagName.equals(TAG_ADOPT_PERMISSIONS)) {//其他代码略} else if (tagName.equals(TAG_USES_GL_TEXTURE)) {//其他代码略} else if (tagName.equals(TAG_COMPATIBLE_SCREENS)) {//其他代码略} else if (tagName.equals(TAG_SUPPORTS_INPUT)) {////其他代码略} else if (tagName.equals(TAG_EAT_COMMENT)) {//其他代码略} else if (tagName.equals(TAG_PACKAGE)) {//其他代码略} else if (tagName.equals(TAG_RESTRICT_UPDATE)) {//其他代码略} else if (RIGID_PARSER) {//其他代码略} else {//其他代码略}}


从上面代码可以看到&＃xff0c;就是对各个标签的内容进行解释。我们再来看看parseBaseApplication这个方法&＃xff0c;这个是对Application进行解释。

8.2 parseBaseApplication方法

private boolean parseBaseApplication(Package owner, Resources res,XmlResourceParser parser, int flags, String[] outError)throws XmlPullParserException, IOException {//其他代码略String tagName &＃61; parser.getName();if (tagName.equals("activity")) {//解释activityActivity a &＃61; parseActivity(owner, res, parser, flags, outError, cachedArgs, false,owner.baseHardwareAccelerated);//其他代码略} else if (tagName.equals("receiver")) {//解释receiverActivity a &＃61; parseActivity(owner, res, parser, flags, outError, cachedArgs,true, false);//其他代码略} else if (tagName.equals("service")) {//解释serviceService s &＃61; parseService(owner, res, parser, flags, outError, cachedArgs);//其他代码略} else if (tagName.equals("provider")) {//解释providerProvider p &＃61; parseProvider(owner, res, parser, flags, outError, cachedArgs);//其他代码略} else if (tagName.equals("activity-alias")) {Activity a &＃61; parseActivityAlias(owner, res, parser, flags, outError, cachedArgs);//其他代码略} else if (parser.getName().equals("meta-data")) {//其他代码略} else if (tagName.equals("static-library")) {//其他代码略} else if (tagName.equals("library")) {//其他代码略} else if (tagName.equals("uses-static-library")) {if (!parseUsesStaticLibrary(owner, res, parser, outError)) {return false;}} else if (tagName.equals("uses-library")) {//其他代码略} else if (tagName.equals("uses-package")) {//其他代码略} else {//其他代码略}//其他代码略return true;}


可以看到&＃xff0c;上面有对activity、receiver、service等标签的解释&＃xff0c;activity的具体解释在parseActivity这个方法里面&＃xff0c;有兴趣的可以自行去看下&＃xff0c;这里就不细说了&＃xff0c;同时可以看到receiver也是在parseActivity这个方法中解释。

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