Android的设计模式-解释器模式

前言

Android的设计模式系列文章介绍，欢迎关注，持续更新中：

Android的设计模式-设计模式的六大原则
创建型模式：
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：
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，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，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：

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

4.实现

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

a = 1024b = 512a + ba - 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，终结符有两种，一种是数字，另外一种是变量。

    //数字表达式，用来解释数字    public class NumExpression extends ArithmeticExpression {        private String strNum;        public NumExpression(String strNum) {            this.strNum = strNum;        }        @Override        public Integer interpret(Context context) {//解释数字            return Integer.parseInt(strNum);        }    }    //变量表达式，用来解释变量    class VarExpression extends ArithmeticExpression {        private String var;        public VarExpression(String var) {            this.var = var;        }        @Override        public 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，分别是+号、-号和=号。

     //加法表达式，用来解释加法,如a+b    public 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 = left;            this.right = right;        }        @Override        public Integer interpret(Context context) {//解释加法表达式的结果，即算出left+right的结果            return  context.get((String) left.interpret(context)) + context.get((String) right.interpret(context));        }    }    //减法表达式，用来解释减法,如a-b    public 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 = left;            this.right = right;        }        @Override        public Integer interpret(Context context) {//解释减法表达式的结果，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，用来解释变量赋值，如a=1024    public 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 = left;            this.right = right;        }        @Override        public Object interpret(Context context) {//解释等号表达式的结果，并将结果保存到context，变量名为key,值为value            context.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，这里用来保存变量以及其值。

    public class Context {        Map<String, Object> mMap = 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：

客户端角色主要负责解析表达式，构建抽象语法树，执行具体的解释操作等。

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

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

输出结果：

a = 1024b = 512a + b = 1536a - b = 512

5. 应用场景

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

6. 优点

• 灵活的扩展性，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，想增加乘除法，只想增加相应的解释类，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，会产生大量的类，难于维护。
• 解释器模式由于大量使用循环和递归，需要考虑效率的问题，而且调试也不方便。
• 对于复杂的文法，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，维护困难。

8. Android中的源码分析

对于AndroidManifest.xml这个文件，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，这里面就用到了解释器模式。对于AndroidManifest.xml中的每一个标签，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，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，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，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 = parser.getName();        if (tagName.equals("activity")) {//解释activity            Activity a = parseActivity(owner, res, parser, flags, outError, cachedArgs, false,                    owner.baseHardwareAccelerated);            //其他代码略        } else if (tagName.equals("receiver")) {//解释receiver            Activity a = parseActivity(owner, res, parser, flags, outError, cachedArgs,                    true, false);            //其他代码略        } else if (tagName.equals("service")) {//解释service            Service s = parseService(owner, res, parser, flags, outError, cachedArgs);            //其他代码略        } else if (tagName.equals("provider")) {//解释provider            Provider p = parseProvider(owner, res, parser, flags, outError, cachedArgs);            //其他代码略        } else if (tagName.equals("activity-alias")) {            Activity a = 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，上面有对activity、receiver、service等标签的解释，activity的具体解释在parseActivity这个方法里面，有兴趣的可以自行去看下，这里就不细说了，同时可以看到receiver也是在parseActivity这个方法中解释。

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