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发表于 2019-1-7 22:39:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
解释,一定是针对某种语言的拆解、释意,并按照文法翻译、转换成另一种表达形式以达到目标能够理解的目的。比如我们都知道Java编程语言是人类可以理解的语言,程序写好后要先进行编译生成字节码(class文件),然后对此文件解释成机器码,最终机器才可以理解并执行,这就是解释器存在的意义。





就拿我们人类的自然语言来举例,比如我们要进行英文翻译工作,首先要对一句话(表达式)进行拆解,而拆开后的单词就成了不可再分的终极表达式,例如说对英语句子“I love you”(非终极表达式)进行拆解,按空格分割为单词“I”、“love”、“you”(终极表达式),然后翻译每个单词再合并成“我爱你”,貌似很简单的样子。再看句子“I love that you love”,翻译成“我爱你那个你爱”。



这简直太荒谬了,这句明明是“我爱你所爱”的意思,貌似这里的拆解方式是有讲究的。“that you love”在这里应该是作为从句出现,所以它应该属于一个特殊的“非终极表达式”,有自己独特的翻译方式,而不是简单的单词拼接了。我们意识到语言的翻译绝非易事,但至少我们通过思考搞明白了终极与非终极表达式的区别、表达式的多态性、以及表达式的自包含关系结构。
化繁为简,为了保持例子的简约实用风格,我们决定自己发明一种语言,什么语言呢?对于骨灰级网游玩家来说打怪升级是最漫长的过程,既浪费时间又伤害身体,该怎么解决这个问题呢?有网瘾,电电就好。



开个玩笑,所以呢我们研发了一款挂机程序并起名”耗子精“,它可以直接发送指令给鼠标驱动来实现点击、移动操作,从此解放我们的双手让游戏人物自动打怪升级。既然不操作鼠标,那就需要一段脚本告诉“耗子精”怎样去操作鼠标指针,于是我们发明了一种脚本语言“精神食粮”,像是下面这样:
1BEGIN // 脚本开始
2MOVE 500,600; // 鼠标移动到坐标(500, 600)
3 BEGIN LOOP 5 // 开始循环5次
4 LEFT_CLICK; // 循环体内单击左键
5 DELAY 1; // 每次延时1秒
6 END; // 循环体结束
7RIGHT_DOWN; // 按下右键
8DELAY 7200; // 延时2小时
9END; // 脚本结束

看注释很容易就能理解这是要干什么了,玩家先让鼠标挪动到地图的某个点上,然后不停地点击了n次(比如此处简化为5次)过后人物便到达了刷怪地点了(计算好延时时间),最后按下右键触发技能并一直不松开,直到挂机2小时后结束,这样便实现了自动打怪升级。
我们现在来对这个语言的表达式进行拆解、抽象、建模,可以看到除了循环(非终极表达式)以外其他的都是单个命令不可以拆了,也就是我们之前讲过的终极表达式,按照这个脚本我们先看一张结构图。



可以看到从始发节点“指令序列表达式”(根)开始被拆解成三个分支,第一步和第三步都是执行鼠标动作的终极表达式了(叶),而第二步的“循环”则属于非终极表达式(枝),它的循环体内可以包含多步指令,所以它包括一个子指令集(枝),然后继续往下延续出“左键单击表达式”(枝)和“系统延时表达式”(叶),最后“单击”其实就是“按下”与“松开”的组合了。有没有这个语义树结构好像似曾相识?没错,这就是之前讲过的“组合模式”,我们正是利用了“组合模式”(强调结构型)的结构模型构建了这个语义树(Syntax Tree),来完成我们的翻译工作(这里强调行为型)。
开始写代码,这么多表达式到底应该从哪里开始定义呢?不管三七二十一它们统统都是表达式,先写个表达式总抽象。
1public interface Expression { // 表达式接口
2 public void interpret(); // 解释方法
3}

可以看到这个接口定义了表达式的通用解释方法标准,一切表达式都得符合这个规则。接下来我们先从最基本的原子操作(终极表达式)开始定义实现类,它们应该依次是移动鼠标、左(右)键按下(松开)、系统延时表达式等,雷同的我们不做赘述,读者可以自己实现。
1public class Move implements Expression {
2 // 鼠标位置坐标
3 private int x, y;
4
5 public Move(int x, int y) {
6 this.x = x;
7 this.y = y;
8 }
9
10 public void interpret() {
11 System.out.println("移动鼠标:【" + x + "," + y + "】");
12 }
13
14}

1public class LeftDown implements Expression {
2
3 public void interpret() {
4 System.out.println("按下鼠标:左键");
5 }
6
7}

1public class LeftUp implements Expression {
2
3 public void interpret() {
4 System.out.println("松开鼠标:左键");
5 }
6
7}

1public class Delay implements Expression {
2
3 private int seconds;// 延时秒数
4
5 public Delay(int seconds) {
6 this.seconds = seconds;
7 }
8
9 public int getSeconds() {
10 return seconds;
11 }
12
13 public void interpret() {
14 System.out.println("系统延迟:" + seconds + "秒钟");
15 try {
16 Thread.sleep(seconds * 1000);
17 } catch (InterruptedException e) {
18 e.printStackTrace();
19 }
20 }
21
22}

很简单,它们都实现了interpret方法,并进行了相关操作的模拟。照猫画虎,下来实现非终极表达式:左(右)键单击表达式、循环表达式、以及指令集序列表达式等。
1public class LeftClick implements Expression {
2
3 private Expression leftDown;
4 private Expression leftUp;
5
6 public LeftClick() {
7 this.leftDown = new LeftDown();
8 this.leftUp = new LeftUp();
9 }
10
11 public void interpret() {
12 //单击=先按下再松开
13 leftDown.interpret();
14 leftUp.interpret();
15 }
16
17}

这里有点意思了,单击表达式被我们继续拆分成“按下”及“松开”两个原子操作,由于点击是个固定的死操作,并不需要提供给客户端任何灵活性把它们传入进来,所以我们在构造时(第7行)主动实例化了它们。接下来是循环表达式,我们需要知道循环次数,以及循环体内要执行的表达式。
1public class Repetition implements Expression {
2
3 private int loopCount;// 循环次数
4 private Expression expression;// 循环体表达式
5
6 public Repetition(Expression expression, int loopCount) {
7 this.expression = expression;
8 this.loopCount = loopCount;
9 }
10
11 public void interpret() {
12 while (loopCount > 0) {
13 expression.interpret();
14 loopCount--;
15 }
16 }
17
18}

清晰明了,循环表达式被初始化后用这些参数进行循环、并调用循环体表达式的解释方法,继续向下传递,至于这个表达式里具体还有什么子表达式我们根本不关心,这里主要负责循环调用,仅此而已。最后就是指令集序列表达式的实现了。
1public class Sequence implements Expression {
2 // 指令集序列
3 private List<Expression> expressions;
4
5 public Sequence(List<Expression> expressions) {
6 this.expressions = expressions;
7 }
8
9 public void interpret() {
10 // 循环挨个解析每条指令
11 expressions.forEach(exp -> exp.interpret());
12 }
13
14}

我们要运行的脚本一定是有先后顺序的,所以这个指令集表达式里包含一个List<Expression>,在构造时(第5行)由客户端传入,并于第11行挨个顺序调用解释方法。貌似脚本用到的表达式已经定义完毕,客户端开始调用。
1public class Client {
2 public static void main(String[] args) {
3 /*
4 * BEGIN // 脚本开始
5 * MOVE 500,600; // 鼠标移动到坐标(500, 600)
6 * BEGIN LOOP 5 // 开始循环5次
7 * LEFT_CLICK; // 循环体内单击左键
8 * DELAY 1; // 每次延时1秒
9 * END; // 循环体结束
10 * RIGHT_DOWN; // 按下右键
11 * DELAY 7200; // 延时2小时
12 * END; // 脚本结束
13 */
14
15 // 构造指令集语义树,实际情况会交给语法解析器(Evaluator or Parser)。
16 Expression sequence = new Sequence(Arrays.asList(
17 new Move(500, 600),
18 new Repetition(
19 new Sequence(
20 Arrays.asList(new LeftClick(),
21 new Delay(1))
22 ),
23 5
24 ),
25 new RightDown(),
26 new Delay(7200)
27 ));
28
29 sequence.interpret();
30 /*打印输出
31 移动鼠标:【500,600】
32 按下鼠标:左键
33 松开鼠标:左键
34 系统延迟:1秒钟
35 按下鼠标:左键
36 松开鼠标:左键
37 系统延迟:1秒钟
38 按下鼠标:左键
39 松开鼠标:左键
40 系统延迟:1秒钟
41 按下鼠标:左键
42 松开鼠标:左键
43 系统延迟:1秒钟
44 按下鼠标:左键
45 松开鼠标:左键
46 系统延迟:1秒钟
47 按下鼠标:右键
48 系统延迟:7200秒钟
49 */
50 }
51}

注意看第16行,仔细参照注释中的脚本并实例化我们的语义树结构,最后只需调用根节点的interpret()方法即可完成整个解释工作。其实对于这个脚本转语义树的工作我们完全可以自己实现一个Evaluator来分析这段脚本并生成语义树(类似于编译的过程),由于这并不属于解释器模式的范畴,所以我们就不混淆进来了,这里我们留给读者朋友自己实现。
终于,“耗子精”有了脚本识别的能力,并顺利对接鼠标驱动,帮我们自动完成升级,玩家再也不用没日没夜地做那些无聊至极的重复动作了,并且后期如果需要更多的功能还可以对表达式继续进行扩展(比如对键盘指令的解释),我们只需优雅地植入语义树即可,就这么简单。正是因为我们对语言的语法解析、表达式抽象化,关系结构化,使得让翻译工作变得即插即用,解释器模式不但提高了代码的易读性、易用性、可维护性,更重要的是对未来语言变化的可扩展性。
语言是可以拆解的,句子是可以包括从句(子句)或单词的,单词是具有终极原子性的,它们统统重复出现。

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