在软件开发中，会遇到有些问题多次重复出现，而且有一定的相似性和规律性。如果将它们归纳成一种简单的语言，那么这些问题实例将是该语言的一些句子，这样就可以用“编译原理”中的解释器模式来实现了。
虽然使用解释器模式的实例不是很多，但对于满足以上特点，且对运行效率要求不是很高的应用实例，如果用解释器模式来实现，其效果是非常好的，本文将介绍其工作原理与使用方法。
解释器（Interpreter）模式的定义：给分析对象定义一个语言，并定义该语言的文法表示，再设计一个解析器来解释语言中的句子。也就是说，用编译语言的方式来分析应用中的实例。这种模式实现了文法表达式处理的接口，该接口解释一个特定的上下文。
这里提到的文法和句子的概念同编译原理中的描述相同，“文法”指语言的语法规则，而“句子”是语言集中的元素。例如，汉语中的句子有很多，“我是中国人”是其中的一个句子，可以用一棵语法树来直观地描述语言中的句子。
解释器模式是一种类行为型模式，其主要优点如下。
解释器模式的主要缺点如下。
解释器模式常用于对简单语言的编译或分析实例中，为了掌握好它的结构与实现，必须先了解编译原理中的“文法、句子、语法树”等相关概念。
文法是用于描述语言的语法结构的形式规则。没有规矩不成方圆，例如，有些人认为完美爱情的准则是“相互吸引、感情专一、任何一方都没有恋爱经历”，虽然最后一条准则较苛刻，但任何事情都要有规则，语言也一样，不管它是机器语言还是自然语言，都有它自己的文法规则。例如，中文中的“句子”的文法如下。
〈句子〉::=〈主语〉〈谓语〉〈宾语〉
〈主语〉::=〈代词〉|〈名词〉
〈谓语〉::=〈动词〉
〈宾语〉::=〈代词〉|〈名词〉
〈代词〉你|我|他
〈名词〉7大学生I筱霞I英语
〈动词〉::=是|学习
注：这里的符号“::=”表示“定义为”的意思，用“〈”和“〉”括住的是非终结符，没有括住的是终结符。
句子是语言的基本单位，是语言集中的一个元素，它由终结符构成，能由“文法”推导出。例如，上述文法可以推出“我是大学生”，所以它是句子。
语法树是句子结构的一种树型表示，它代表了句子的推导结果，它有利于理解句子语法结构的层次。下图所示是“我是大学生”的语法树。
解释器模式的结构与组合模式相似，不过其包含的组成元素比组合模式多，而且组合模式是对象结构型模式，而解释器模式是类行为型模式。
解释器模式包含以下主要角色。
解释器模式的结构图如图所示
解释器模式的实现代码如下：
package Interpreter;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class InterpreterTest {
public static void main(String[] args) {
//定义环境对象
Contexts contexts = new Contexts();
//终结符表达式类
Context x = new Context();
contexts.put(x,10);
NonterminalExpression nonterminalExpression = new NonterminalExpression(x);
Integer result = nonterminalExpression.interpret(contexts);
//得到结果：
System.out.println("result=" + result);
}
}
//抽象表达式类
interface AbstractExpression {
public Integer interpret(Contexts ctxs); //解释方法
}
//终结符表达式类
class Context implements AbstractExpression {
@Override
public Integer interpret(Contexts ctxs) {
//对终结符表达式的处理
return ctxs.get(this);
}
}
//非终结符表达式类
class NonterminalExpression implements AbstractExpression {
AbstractExpression num;
//传入要运算的符号(对象)
public NonterminalExpression(AbstractExpression num) {
this.num = num;
}
@Override
public Integer interpret(Contexts ctxs) {
//非对终结符表达式的处理 这里为非终结符表达式类对象的2次幂
return num.interpret(ctxs) * num.interpret(ctxs);
}
}
//环境类
class Contexts {
Map<Context, Integer> map = new HashMap<>();
public void put(Context ctx, int value) {
map.put(ctx, value);
}
public int get(Context ctx) {
return map.get(ctx);
}
}
程序运行结果如下：
result=100
前面介绍了解释器模式的结构与特点，下面分析它的应用场景。
注意：解释器模式在实际的软件开发中使用比较少，因为它会引起效率、性能以及维护等问题。如果碰到对表达式的解释，在 Java 中可以用 Expression4J 或 Jep 等来设计
在项目开发中，如果要对数据表达式进行分析与计算，无须再用解释器模式进行设计了，Java 提供了以下强大的数学公式解析器：Expression4J、MESP(Math Expression String Parser) 和 Jep 等，它们可以解释一些复杂的文法，功能强大，使用简单。
现在以 Jep 为例来介绍该工具包的使用方法。Jep 是 Java expression parser 的简称，即 Java 表达式分析器，它是一个用来转换和计算数学表达式的 Java 库。通过这个程序库，用户可以以字符串的形式输入一个任意的公式，然后快速地计算出其结果。而且 Jep 支持用户自定义变量、常量和函数，它包括许多常用的数学函数和常量。
使用前先下载 Jep 压缩包，解压后，将 jep-x.x.x.jar 文件移到选择的目录中，在 Eclipse 的“Java 构建路径”对话框的“库”选项卡中选择“添加外部 JAR(X)…”，将该 Jep 包添加项目中后即可使用其中的类库。或者使用maven引入
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.scijava</groupId>
<artifactId>jep</artifactId>
<version>2.4.1</version>
</dependency>
</dependencies>
下面以计算存款利息为例来介绍。存款利息的计算公式是：本金x利率x时间=利息，其相关代码如下：
//HookTemplateMethodTest.java
package Interpreter;
import org.nfunk.jep.JEP;
public class JepTest {
public static void main(String[] args) {
JEP jep = new JEP();
//定义要计算的数据表达式
String 存款利息 = "本金*利率*时间";
//给相关变量赋值
jep.addVariable("本金", 10000);
jep.addVariable("利率", 0.038);
jep.addVariable("时间", 2);
jep.parseExpression(存款利息); //解析表达式
Object accrual = jep.getValue(); //计算
System.out.println("存款利息：" + accrual);
}
}
程序运行结果如下：
存款利息：760.0