面试题：Objective-C 解释器模式在复杂业务场景中的架构设计与权衡

Question

在一个大型Objective-C项目中，业务逻辑极为复杂，需要使用解释器模式来处理多样化的规则和表达式。请描述你会如何进行整体架构设计，考虑到扩展性、维护性以及与其他设计模式的结合使用。同时，说明在这个过程中你可能会面临哪些权衡，并如何解决这些权衡问题。

Answer 1

整体架构设计

1. 定义抽象表达式类：
   • 创建一个抽象基类Expression，其中定义一个抽象方法interpret，用于解释表达式。所有具体的表达式类都继承自这个抽象类。例如：

   @interface Expression : NSObject
   - (id)interpret:(NSDictionary *)context;
   @end
   

2. 具体表达式类：
   • 根据项目中的不同规则和表达式，创建具体的表达式类。例如，如果有简单的算术表达式规则，可能会有AddExpression、SubtractExpression等具体类继承自Expression，并实现interpret方法来完成相应的解释逻辑。

   @interface AddExpression : Expression
   - (id)interpret:(NSDictionary *)context {
       // 获取操作数并进行加法运算
       NSNumber *left = [context objectForKey:@"left"];
       NSNumber *right = [context objectForKey:@"right"];
       return @([left doubleValue] + [right doubleValue]);
   }
   @end
   

3. 上下文类：
   • 设计一个Context类，用于存储解释器需要的全局信息，如变量、环境配置等。在interpret方法中，表达式类可以从Context中获取相关信息。

   @interface Context : NSObject
   @property (nonatomic, strong) NSMutableDictionary *variables;
   - (instancetype)init;
   @end
   

4. 组合表达式（可选）：
   • 对于复杂的组合表达式，引入CompositeExpression类，它可以包含多个子表达式，并在interpret方法中递归调用子表达式的interpret方法来完成复杂逻辑。例如，对于包含多个操作符的复杂算术表达式。

   @interface CompositeExpression : Expression
   @property (nonatomic, strong) NSMutableArray<Expression *> *subExpressions;
   - (id)interpret:(NSDictionary *)context {
       id result = nil;
       for (Expression *expr in self.subExpressions) {
           result = [expr interpret:context];
       }
       return result;
   }
   @end
   

5. 扩展性设计：
   • 为了便于扩展，新的规则和表达式只需创建新的具体表达式类继承自Expression即可。同时，可以通过在Context类中添加新的属性和方法来支持新的全局信息需求。
6. 与其他设计模式结合：
   • 策略模式：可以将不同的解释策略封装成不同的具体表达式类，然后在运行时根据上下文选择合适的策略（表达式）。
   • 工厂模式：使用工厂模式来创建具体的表达式对象，这样可以将对象的创建和使用分离，便于代码的维护和扩展。例如，创建一个ExpressionFactory类，根据不同的条件创建不同的表达式对象。

   @interface ExpressionFactory : NSObject
   + (Expression *)createExpressionWithType:(NSString *)type;
   @end
   

可能面临的权衡及解决方法

1. 性能问题：
   • 权衡：解释器模式在解释复杂表达式时，由于递归调用和对象创建，可能会导致性能下降。
   • 解决方法：可以使用缓存机制，对于已经解释过的表达式结果进行缓存，下次遇到相同表达式时直接返回缓存结果。另外，可以考虑优化表达式的结构，减少不必要的递归和对象创建。
2. 代码复杂性：
   • 权衡：随着规则和表达式的增多，代码量会迅速增加，导致维护困难。
   • 解决方法：通过良好的代码结构设计，如将不同类型的表达式放在不同的文件或模块中，使用清晰的命名规范，以及添加详细的注释来提高代码的可读性和可维护性。同时，利用自动化测试工具来确保新添加或修改的表达式逻辑正确。
3. 内存管理：
   • 权衡：大量的表达式对象创建可能会导致内存消耗增加，尤其是在处理复杂表达式时。
   • 解决方法：合理使用自动释放池，及时释放不再使用的表达式对象。对于长时间存活的上下文对象，要注意内存泄漏问题，确保对象的属性和引用得到正确管理。