18.5 再談Context的作用
在解釋器模式中，環境類Context用於存儲解釋器之外的一些全局信息，它通常作為參數被傳遞到所有表達式的解釋方法interpret()中，可以在Context對象中存儲和訪問表達式解釋器的狀態，向表達式解釋器提供一些全局的、公共的數據，此外還可以在Context中增加一些所有表達式解釋器都共有的功能，減輕解釋器的職責。
在上面的機器人控制程序實例中，我們省略瞭環境類角色，下面再通過一個簡單實例來說明環境類的用途：
Sunny軟件公司開發瞭一套簡單的基於字符界面的格式化指令，可以根據輸入的指令在字符界面中輸出一些格式化內容，例如輸入“LOOP 2 PRINT楊過 SPACE SPACE PRINT 小龍女 BREAK END PRINT郭靖 SPACE SPACE PRINT 黃蓉”，將輸出如下結果：
楊過 小龍女
楊過 小龍女
郭靖 黃蓉
其中關鍵詞LOOP表示“循環”，後面的數字表示循環次數；PRINT表示“打印”，後面的字符串表示打印的內容；SPACE表示“空格”；BREAK表示“換行”；END表示“循環結束”。每一個關鍵詞對應一條命令，計算機程序將根據關鍵詞執行相應的處理操作。
現使用解釋器模式設計並實現該格式化指令的解釋，對指令進行分析並調用相應的操作執行指令中每一條命令。
Sunny軟件公司開發人員通過分析，根據該格式化指令中句子的組成，定義瞭如下文法規則：
expression ::= command* //表達式，一個表達式包含多條命令
command ::= loop | primitive //語句命令
loop ::= 'loopnumber' expression 'end' //循環命令，其中number為自然數
primitive ::= 'printstring' | 'space' | 'break' //基本命令，其中string為字符串
根據以上文法規則，通過進一步分析，繪制如圖18-6所示結構圖：
圖18-6 格式化指令結構圖
在圖18-6中，Context充當環境角色，Node充當抽象表達式角色，ExpressionNode、CommandNode和LoopCommandNode充當非終結符表達式角色，PrimitiveCommandNode充當終結符表達式角色。完整代碼如下所示：
[java]
import java.util.*;
//環境類：用於存儲和操作需要解釋的語句，在本實例中每一個需要解釋的單詞可以稱為一個動作標記(Action Token)或命令
class Context {
private StringTokenizer tokenizer; //StringTokenizer類，用於將字符串分解為更小的字符串標記(Token)，默認情況下以空格作為分隔符
private String currentToken; //當前字符串標記
public Context(String text) {
tokenizer = new StringTokenizer(text); //通過傳入的指令字符串創建StringTokenizer對象
nextToken();
}
//返回下一個標記
public String nextToken() {
if (tokenizer.hasMoreTokens()) {
currentToken = tokenizer.nextToken();
}
else {
currentToken = null;
}
return currentToken;
}
//返回當前的標記
public String currentToken() {
return currentToken;
}
//跳過一個標記
public void skipToken(String token) {
if (!token.equals(currentToken)) {
System.err.println("錯誤提示：" + currentToken + "解釋錯誤！");
}
nextToken();
}
//如果當前的標記是一個數字，則返回對應的數值
public int currentNumber() {
int number = 0;
try{
number = Integer.parseInt(currentToken); //將字符串轉換為整數
}
catch(NumberFormatException e) {
System.err.println("錯誤提示：" + e);
}
return number;
}
}
//抽象節點類：抽象表達式
abstract class Node {
public abstract void interpret(Context text); //聲明一個方法用於解釋語句
public abstract void execute(); //聲明一個方法用於執行標記對應的命令
}
//表達式節點類：非終結符表達式
class ExpressionNode extends Node {
private ArrayList<Node> list = new ArrayList<Node>(); //定義一個集合用於存儲多條命令
public void interpret(Context context) {
//循環處理Context中的標記
while (true){
//如果已經沒有任何標記，則退出解釋
if (context.currentToken() == null) {
break;
}
//如果標記為END，則不解釋END並結束本次解釋過程，可以繼續之後的解釋
else if (context.currentToken().equals("END")) {
context.skipToken("END");
break;
}
//如果為其他標記，則解釋標記並將其加入命令集合
else {
Node commandNode = new CommandNode();
commandNode.interpret(context);
list.add(commandNode);
}
}
}
//循環執行命令集合中的每一條命令
public void execute() {
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()){
((Node)iterator.next()).execute();
}
}
}
//語句命令節點類：非終結符表達式
class CommandNode extends Node {
private Node node;
public void interpret(Context context) {
//處理LOOP循環命令
if (context.currentToken().equals("LOOP")) {
node = new LoopCommandNode();
node.interpret(context);
}
//處理其他基本命令
else {
node = new PrimitiveCommandNode();
node.interpret(context);
}
}
public void execute() {
node.execute();
}
}
//循環命令節點類：非終結符表達式
class LoopCommandNode extends Node {
private int number; //循環次數
private Node commandNode; //循環語句中的表達式
//解釋循環命令
public void interpret(Context context) {
context.skipToken("LOOP");
number = context.currentNumber();
context.nextToken();
commandNode = new ExpressionNode(); //循環語句中的表達式
commandNode.interpret(context);
}
public void execute() {
for (int i=0;i<number;i++)
commandNode.execute();
}
}
//基本命令節點類：終結符表達式
class PrimitiveCommandNode extends Node {
private String name;
private String text;
//解釋基本命令
public void interpret(Context context) {
name = context.currentToken();
context.skipToken(name);
if (!name.equals("PRINT") && !name.equals("BREAK") && !name.equals ("SPACE")){
System.err.println("非法命令！");
}
if (name.equals("PRINT")){
text = context.currentToken();
context.nextToken();
}
}
public void execute(){
if (name.equals("PRINT"))
System.out.print(text);
else if (name.equals("SPACE"))
System.out.print(" ");
else if (name.equals("BREAK"))
System.out.println();
}
}
在本實例代碼中，環境類Context類似一個工具類，它提供瞭用於處理指令的方法，如nextToken()、currentToken()、skipToken()等，同時它存儲瞭需要解釋的指令並記錄瞭每一次解釋的當前標記(Token)，而具體的解釋過程交給表達式解釋器類來處理。我們還可以將各種解釋器類包含的公共方法移至環境類中，更好地實現這些方法的重用和擴展。
針對本實例代碼，我們編寫如下客戶端測試代碼：
[java]
class Client{
public static void main(String[] args){
String text = "LOOP 2 PRINT 楊過 SPACE SPACE PRINT 小龍女 BREAK END PRINT 郭靖 SPACE SPACE PRINT 黃蓉";
Context context = new Context(text);
Node node = new ExpressionNode();
node.interpret(context);
node.execute();
}
}
編譯並運行程序，輸出結果如下：
楊過 小龍女
楊過 小龍女
郭靖 黃蓉
作者：劉偉