# 自定义语言的实现——解释器模式（四）
18.4 完整解决方案
为了能够解释机器人控制指令，Sunny软件公司开发人员使用解释器模式来设计和实现机器人控制程序。针对五条文法规则，分别提供五个类来实现，其中终结符表达式direction、action和distance对应DirectionNode类、ActionNode类和DistanceNode类，非终结符表达式expression和composite对应SentenceNode类和AndNode类。
我们可以通过抽象语法树来表示具体解释过程，例如机器人控制指令“down run 10 and left move 20”对应的抽象语法树如图18-4所示：
图18-4 机器人控制程序抽象语法树实例
机器人控制程序实例基本结构如图18-5所示：
图18-5 机器人控制程序结构图
在图18-5中，AbstractNode充当抽象表达式角色，DirectionNode、ActionNode和DistanceNode充当终结符表达式角色，AndNode和SentenceNode充当非终结符表达式角色。完整代码如下所示：
```
//注：本实例对机器人控制指令的输出结果进行模拟，将英文指令翻译为中文指令，实际情况是调用不同的控制程序进行机器人的控制，包括对移动方向、方式和距离的控制等
import java.util.*;
//抽象表达式
abstract class AbstractNode {
public abstract String interpret();
}
//And解释：非终结符表达式
class AndNode extends AbstractNode {
private AbstractNode left; //And的左表达式
private AbstractNode right; //And的右表达式
public AndNode(AbstractNode left, AbstractNode right) {
this.left = left;
this.right = right;
}
//And表达式解释操作
public String interpret() {
return left.interpret() + "再" + right.interpret();
}
}
//简单句子解释：非终结符表达式
class SentenceNode extends AbstractNode {
private AbstractNode direction;
private AbstractNode action;
private AbstractNode distance;
public SentenceNode(AbstractNode direction,AbstractNode action,AbstractNode distance) {
this.direction = direction;
this.action = action;
this.distance = distance;
}
//简单句子的解释操作
public String interpret() {
return direction.interpret() + action.interpret() + distance.interpret();
}
}
//方向解释：终结符表达式
class DirectionNode extends AbstractNode {
private String direction;
public DirectionNode(String direction) {
this.direction = direction;
}
//方向表达式的解释操作
public String interpret() {
if (direction.equalsIgnoreCase("up")) {
return "向上";
}
else if (direction.equalsIgnoreCase("down")) {
return "向下";
}
else if (direction.equalsIgnoreCase("left")) {
return "向左";
}
else if (direction.equalsIgnoreCase("right")) {
return "向右";
}
else {
return "无效指令";
}
}
}
//动作解释：终结符表达式
class ActionNode extends AbstractNode {
private String action;
public ActionNode(String action) {
this.action = action;
}
//动作（移动方式）表达式的解释操作
public String interpret() {
if (action.equalsIgnoreCase("move")) {
return "移动";
}
else if (action.equalsIgnoreCase("run")) {
return "快速移动";
}
else {
return "无效指令";
}
}
}
//距离解释：终结符表达式
class DistanceNode extends AbstractNode {
private String distance;
public DistanceNode(String distance) {
this.distance = distance;
}
//距离表达式的解释操作
public String interpret() {
return this.distance;
}
}
//指令处理类：工具类
class InstructionHandler {
private String instruction;
private AbstractNode node;
public void handle(String instruction) {
AbstractNode left = null, right = null;
AbstractNode direction = null, action = null, distance = null;
Stack stack = new Stack(); //声明一个栈对象用于存储抽象语法树
String[] words = instruction.split(" "); //以空格分隔指令字符串
for (int i = 0; i < words.length; i++) {
//本实例采用栈的方式来处理指令，如果遇到“and”，则将其后的三个单词作为三个终结符表达式连成一个简单句子SentenceNode作为“and”的右表达式，而将从栈顶弹出的表达式作为“and”的左表达式，最后将新的“and”表达式压入栈中。 if (words[i].equalsIgnoreCase("and")) {
left = (AbstractNode)stack.pop(); //弹出栈顶表达式作为左表达式
String word1= words[++i];
direction = new DirectionNode(word1);
String word2 = words[++i];
action = new ActionNode(word2);
String word3 = words[++i];
distance = new DistanceNode(word3);
right = new SentenceNode(direction,action,distance); //右表达式
stack.push(new AndNode(left,right)); //将新表达式压入栈中
}
//如果是从头开始进行解释，则将前三个单词组成一个简单句子SentenceNode并将该句子压入栈中
else {
String word1 = words[i];
direction = new DirectionNode(word1);
String word2 = words[++i];
action = new ActionNode(word2);
String word3 = words[++i];
distance = new DistanceNode(word3);
left = new SentenceNode(direction,action,distance);
stack.push(left); //将新表达式压入栈中
}
}
this.node = (AbstractNode)stack.pop(); //将全部表达式从栈中弹出
}
public String output() {
String result = node.interpret(); //解释表达式
return result;
}
}
```
工具类InstructionHandler用于对输入指令进行处理，将输入指令分割为字符串数组，将第1个、第2个和第3个单词组合成一个句子，并存入栈中；如果发现有单词“and”，则将“and”后的第1个、第2个和第3个单词组合成一个新的句子作为“and”的右表达式，并从栈中取出原先所存句子作为左表达式，然后组合成一个And节点存入栈中。依此类推，直到整个指令解析结束。
编写如下客户端测试代码：
```
class Client {
public static void main(String args[]) {
String instruction = "up move 5 and down run 10 and left move 5";
InstructionHandler handler = new InstructionHandler();
handler.handle(instruction);
String outString;
outString = handler.output();
System.out.println(outString);
}
}
```
编译并运行程序，输出结果如下：
```
向上移动5再向下快速移动10再向左移动5
```
- Introduction
- 基础知识
- 设计模式概述
- 从招式与内功谈起——设计模式概述（一）
- 从招式与内功谈起——设计模式概述（二）
- 从招式与内功谈起——设计模式概述（三）
- 面向对象设计原则
- 面向对象设计原则之单一职责原则
- 面向对象设计原则之开闭原则
- 面向对象设计原则之里氏代换原则
- 面向对象设计原则之依赖倒转原则
- 面向对象设计原则之接口隔离原则
- 面向对象设计原则之合成复用原则
- 面向对象设计原则之迪米特法则
- 六个创建型模式
- 简单工厂模式-Simple Factory Pattern
- 工厂三兄弟之简单工厂模式（一）
- 工厂三兄弟之简单工厂模式（二）
- 工厂三兄弟之简单工厂模式（三）
- 工厂三兄弟之简单工厂模式（四）
- 工厂方法模式-Factory Method Pattern
- 工厂三兄弟之工厂方法模式（一）
- 工厂三兄弟之工厂方法模式（二）
- 工厂三兄弟之工厂方法模式（三）
- 工厂三兄弟之工厂方法模式（四）
- 抽象工厂模式-Abstract Factory Pattern
- 工厂三兄弟之抽象工厂模式（一）
- 工厂三兄弟之抽象工厂模式（二）
- 工厂三兄弟之抽象工厂模式（三）
- 工厂三兄弟之抽象工厂模式（四）
- 工厂三兄弟之抽象工厂模式（五）
- 单例模式-Singleton Pattern
- 确保对象的唯一性——单例模式 （一）
- 确保对象的唯一性——单例模式 （二）
- 确保对象的唯一性——单例模式 （三）
- 确保对象的唯一性——单例模式 （四）
- 确保对象的唯一性——单例模式 （五）
- 原型模式-Prototype Pattern
- 对象的克隆——原型模式（一）
- 对象的克隆——原型模式（二）
- 对象的克隆——原型模式（三）
- 对象的克隆——原型模式（四）
- 建造者模式-Builder Pattern
- 复杂对象的组装与创建——建造者模式（一）
- 复杂对象的组装与创建——建造者模式（二）
- 复杂对象的组装与创建——建造者模式（三）
- 七个结构型模式
- 适配器模式-Adapter Pattern
- 不兼容结构的协调——适配器模式（一）
- 不兼容结构的协调——适配器模式（二）
- 不兼容结构的协调——适配器模式（三）
- 不兼容结构的协调——适配器模式（四）
- 桥接模式-Bridge Pattern
- 处理多维度变化——桥接模式（一）
- 处理多维度变化——桥接模式（二）
- 处理多维度变化——桥接模式（三）
- 处理多维度变化——桥接模式（四）
- 组合模式-Composite Pattern
- 树形结构的处理——组合模式（一）
- 树形结构的处理——组合模式（二）
- 树形结构的处理——组合模式（三）
- 树形结构的处理——组合模式（四）
- 树形结构的处理——组合模式（五）
- 装饰模式-Decorator Pattern
- 扩展系统功能——装饰模式（一）
- 扩展系统功能——装饰模式（二）
- 扩展系统功能——装饰模式（三）
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- 外观模式-Facade Pattern
- 深入浅出外观模式（一）
- 深入浅出外观模式（二）
- 深入浅出外观模式（三）
- 享元模式-Flyweight Pattern
- 实现对象的复用——享元模式（一）
- 实现对象的复用——享元模式（二）
- 实现对象的复用——享元模式（三）
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- 代理模式-Proxy Pattern
- 设计模式之代理模式（一）
- 设计模式之代理模式（二）
- 设计模式之代理模式（三）
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- 十一个行为型模式
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- 请求的链式处理——职责链模式（一）
- 请求的链式处理——职责链模式（二）
- 请求的链式处理——职责链模式（三）
- 请求的链式处理——职责链模式（四）
- 命令模式-Command Pattern
- 请求发送者与接收者解耦——命令模式（一）
- 请求发送者与接收者解耦——命令模式（二）
- 请求发送者与接收者解耦——命令模式（三）
- 请求发送者与接收者解耦——命令模式（四）
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- 请求发送者与接收者解耦——命令模式（六）
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- 对象间的联动——观察者模式（二）
- 对象间的联动——观察者模式（三）
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- 算法的封装与切换——策略模式（四）
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- 设计模式与足球（一）
- 设计模式与足球（二）
- 设计模式与足球（三）
- 设计模式与足球（四）
- 设计模式综合应用实例
- 多人联机射击游戏
- 多人联机射击游戏中的设计模式应用（一）
- 多人联机射击游戏中的设计模式应用（二）
- 数据库同步系统
- 设计模式综合实例分析之数据库同步系统（一）
- 设计模式综合实例分析之数据库同步系统（二）
- 设计模式综合实例分析之数据库同步系统（三）