인터프리터 패턴

동기

문제를 해결하기 위해 간단한 언어(미니 언어)를 만들어야 하는 경우가 있는데, 조금만 확장이 일어나도 코드가 복잡해져 불편했던 경우가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 패턴이 인터프리터 패턴이다.

설명

문제를 해결하기 위한 간단한 미니 언어를 해석해서 실행하기 위한 통역 프로그램이다. (언어 분석기라고 생각하면 된다.)

언어 문법이나 표현을 평가하는 방법을 제공하는 행동 패턴(Behavioral pattern) 중 하나이다.

이 패턴은 SQL 구문 분석, 기호 처리 엔진 등에 사용된다.

BNF

BNF는 컴퓨터 언어에서 언어의 문법을 수학적인 수식으로 나타낼 때 사용하는 언어 도구이다.

대부분의 언어 구조가 BNF 형태로 표현할 수 있기 때문에 언어를 해석할 때 BNF 형태로 나타내는 경우가 많다.

인터프리터 패턴도 BNF 구조의 언어를 해석할 수 있도록 디자인 되었습니다.

(( not X ) and ( Y or Z )) 의 경우

BNF로 표현된 Syntax의 언어를 분석해서 그림으로 나타내면 아래와 같다. 출처

위의 그림을 보면 BNF에서 Terminal Expression과 Non-Terminal Expression이 존재합니다. 인터프리터 패턴 역시 Expression 인터페이스와 Terminal Expression, Non-Terminal Expression을 나타내는 클래스로 구성되어 있습니다.

장점

문법의 추가 및 수정, 구현이 쉬워진다. 각 문법 규칙을 클래스로 표현하기 때문에 언어를 쉽게 구현할 수 있다. 문법이 클래스에 의해 표현되기 때문에 언어를 쉽게 변경하거나 확장할 수 있다. Expression 인터페이스에 메소드만 추가하면 프로그램을 해석하는 기본 기능 외에 보기 쉽게 출력하는 기능이나 더 나은 프로그램 확인 기능과 같은 새로운 기능을 추가할 수 있다.

단점

복잡한 문법의 경우 관리 및 유지가 어려워진다. 문법이 복잡해질 경우 인터프리터 패턴으로 구현하기 보다는 파서 생성기와 같은 도구를 이용하는 것이 낫다.
효율성이 별로 좋지 않다. 따라서 효율성이 고려 사항이 아닌 경우 사용하는 것이 좋다.

구성

Context Class 문장을 저장하고 관리하는 클래스이다.
Expression Interface 문장 해석을 위한 인터페이스, interpret 메소드는 문장 해석을 위한 메소드이고 하위 클래스에서 기능을 구현한다.
Terminal Expression Class 문장 해석의 끝을 의미한다.
Non Terminal Expression Class 문장 해석에서 계속해서 전개되는 표현식이다.

예제

Expression 인터페이스: 문장을 해석하기 위한 인터페이스, interpret()을 정의한다.
```
public interface Expression {
public boolean interpret(String context);
}
```

TerminalExpression 클래스: 인터페이스를 구현하는 클래스로 context의 인터프리터 역할을 한다.

public class TerminalExpression implements Expression {

private String data;

public TerminalExpression(String data) {
    this.data = data;
}

@Override
public boolean interpret(String context) {
    if (context.contains(data)) return true;
    else return false;
}
}

AndExpression, OrExpression 클래스: Expression을 구현하고 조합식을 만드는 데 사용한다.

public class AndExpression implements Expression{

private Expression expr1;
private Expression expr2;

public AndExpression(Expression expr1, Expression expr2) {
    this.expr1 = expr1;
    this.expr2 = expr2;
}

@Override
public boolean interpret(String context) {
    return expr1.interpret(context) && expr2.interpret(context);
}
}

public class OrExpression implements Expression{

private Expression expr1;
private Expression expr2;

public OrExpression(Expression expr1, Expression expr2) {
    this.expr1 = expr1;
    this.expr2 = expr2;
}

@Override
public boolean interpret(String context) {
    return expr1.interpret(context) || expr2.interpret(context);
}

}

4. Main 클래스: Expression 클래스를 사용하여 규칙을 만들고 식을 구문 분석한다.
```java

public class Main {
    // Rule: Robert and John are male
    public static Expression getMaleExpression() {
        Expression robert = new TerminalExpression("Robert");
        Expression john = new TerminalExpression("John");
        return new OrExpression(robert, john);
    }

    // Rule: Julie is a married women
    public static Expression getMarriedWomanExpression() {
        Expression julie = new TerminalExpression("Julie");
        Expression married = new TerminalExpression("Married");
        return new AndExpression(julie, married);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Expression isMale = getMaleExpression();
        Expression isMarriedWoman = getMarriedWomanExpression();

        System.out.println("John is male? " + isMale.interpret("John"));
        System.out.println("Julie is a married women? " + isMarriedWoman.interpret("Married Julie"));
    }
}

hongcheol / CS-study

인터프리터 패턴 #135

인터프리터 패턴

동기

설명

BNF

(( not X ) and ( Y or Z )) 의 경우

장점

단점

구성

예제