Java表达式求值引擎Aviator（一）

2021-08-29 00:24:47

环境：Java8 + Aviator5.2.5

Aviator简介

Aviator 是一个高性能、轻量级的 java 语言实现的表达式求值引擎，主要用于各种表达式的动态求值。现在已经有很多开源可用的 java 表达式求值引擎，为什么还需要 Avaitor 呢？
Aviator 的设计目标是轻量级和高性能 ，相比于 Groovy、JRuby 的笨重，Aviator 非常小，加上依赖包也才 450K,不算依赖包的话只有 70K；当然，Aviator 的语法是受限的，它不是一门完整的语言，而只是语言的一小部分集合。
其次，Aviator 的实现思路与其他轻量级的求值器很不相同，其他求值器一般都是通过解释的方式运行，而 Aviator 则是直接将表达式编译成 Java 字节码，交给 JVM 去执行。简单来说，Aviator 的定位是介于 Groovy 这样的重量级脚本语言和 IKExpression 这样的轻量级表达式引擎之间。

Aviator特性

  • 支持大部分运算操作符，包括算术操作符、关系运算符、逻辑操作符、位运算符、正则匹配操作符(=~)、三元表达式?: ，并且支持操作符的优先级和括号强制优先级，具体请看后面的操作符列表。
  • 支持函数调用和自定义函数
  • 内置支持正则表达式匹配，类似 Ruby、Perl 的匹配语法，并且支持类 Ruby 的$digit指向匹配分组。
  • 自动类型转换，当执行操作的时候，会自动判断操作数类型并做相应转换，无法转换即抛异常。
  • 支持传入变量，支持类似 a.b.c 的嵌套变量访问。
  • 函数式风格的 seq 库，操作集合和数组。

Aviator 的限制：

  • 没有 if else、do while 等语句，没有赋值语句，仅支持逻辑表达式、算术表达式、三元表达式和正则匹配。
  • 不支持八进制数字字面量，仅支持十进制和十六进制数字字面量。

整体结构

Aviator 的结构非常简单，一个典型的求值器的结构。

Java表达式求值引擎Aviator（一）

 

使用示例

依赖

<dependency>
  <groupId>com.googlecode.aviator</groupId>
  <artifactId>aviator</artifactId>
  <version>5.2.5</version>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>commons-beanutils</groupId>
  <artifactId>commons-beanutils</artifactId>
  <version>1.9.4</version>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>commons-logging</groupId>
  <artifactId>commons-logging</artifactId>
  <version>1.2</version>
</dependency>

示例1：

执行简单的加法运算

public class SimpleExample {
  public static void main(String[] args) {
    Long result = (Long) AviatorEvaluator.execute("1+2+3");
    System.out.println(result);
  }
}

结果是 Long，而不是 Integer。这是因为 Aviator 的数值类型仅支持Long 和 Double，任何整数都将转换成 Long，任何浮点数都将转换为 Double，包括用户传入的变量数值。

示例2：

给表达式传递参数

public class InputParamsExample {
	
  public static void main(String[] args) {
    Map<String, Object> env = new HashMap<String, Object>();
    env.put("name", "张三");
    String result = (String) AviatorEvaluator.execute(" '你的姓名是' + name ", env) ;
    System.out.println(result) ;
  }
	
}

输出：你的姓名是张三。

示例3：

exec 方法

Aviator 2.2 开始新增加一个 exec 方法，可以更方便地传入变量并执行，而不需要构造 env 这个 map 了：

public class ExecParamsExample {
	
  public static void main(String[] args) {
    String myname="dennis";
    Object result = AviatorEvaluator.exec(" 'hello ' + name ", myname);
    System.out.println(result) ;
  }
	
}

示例4：

调用函数

Aviator 支持函数调用，函数调用的风格类似Lua脚本语法。

public class InvokeFunctionExample {
	
  public static void main(String[] args) {
    Object res1 = AviatorEvaluator.execute("string.length('hello')");
    Object res2 = AviatorEvaluator.execute("string.substring('hello',1,2)") ;
    Object res3 = AviatorEvaluator.execute("string.contains('hello','ll')") ;
    Object res4 = AviatorEvaluator.exec("string.length(name)", "我是中国人") ;
    System.out.println(res1 + "\t" + res2 + "\t" + res3 + "\t" + res4) ;
  }
	
}

示例5：

自定义函数

Aviator 除了内置的函数之外，还允许用户自定义函数，只要实现
com.googlecode.aviator.runtime.type.AviatorFunction 接口，并注册到 AviatorEvaluator 即可使用

AviatorFunction 接口十分庞大，通常来说你并不需要实现所有的方法，只要根据你的方法的参数个数，继承 AbstractFunction 类并 override 相应方法即可。

自定义函数：

public class AddFunction extends AbstractFunction {
	
  @Override
  public AviatorObject call(Map<String, Object> env, AviatorObject arg1, AviatorObject arg2) {
    Number left = FunctionUtils.getNumberValue(arg1, env);
    Number right = FunctionUtils.getNumberValue(arg2, env);
    return new AviatorDouble(left.doubleValue() + right.doubleValue());
  }
  // 定义（返回）函数的名称。
  public String getName() {
    return "add";
  }
	
}

注册函数：

public class CustomFunctionExample {
	
  public static void main(String[] args) {
    //注册函数
    AviatorEvaluator.addFunction(new AddFunction());
    System.out.println(AviatorEvaluator.execute("add(10,100)"));
    // 删除函数通过：removeFunction
  }
	
}

示例6：

编译表达式

我们可以自己先编译表达式，返回一个编译的结果，然后传入不同的 env 来复用编译结果，提高性能，这是更推荐的使用方式。

public class CompileExample {
  public static void main(String[] args) {
    String expression = "a-(b-c) > 100";
    // 编译表达式
    Expression compiledExp = AviatorEvaluator.compile(expression);
    Map<String, Object> env = new HashMap<String, Object>();
    env.put("a", 100.3d);
    env.put("b", 45);
    env.put("c", -199.100d);
    // 执行表达式
    Boolean result = (Boolean) compiledExp.execute(env);
    System.out.println(result);
  }
}

通过 compile 方法可以将表达式编译成 Expression 的中间对象，当要执行表达式的时候传入env 并调用 Expression 的 execute 方法即可。表达式中使用了括号来强制优先级，这个例子还使用了>用于比较数值大小，比较运算符!=、==、>、>=、<、<=不仅可以用于数值，也可以用于 String、Pattern、Boolean 等等，甚至是任何用户传入的两个都实现了 java.lang.Comparable 接口的对象之间。

示例7：

访问数组和集合

可以通过中括号去访问数组和 java.util.List 对象，可以通过 map.key 访问 java.util.Map 中 key对应的 value。

public class CollectionExample {
  public static void main(String[] args) {
    List<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("我是");
    list.add("中国人");
    int[] array = new int[3];
    array[0] = 10;
    array[1] = 100;
    array[2] = 1000;
    final Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    map.put("date", LocalDate.now());
    Map<String, Object> env = new HashMap<>();
    env.put("list", list);
    env.put("array", array);
    env.put("mmap", map);
    System.out.println(AviatorEvaluator.execute(
				"list[0]+list[1]+'\narray[0]+array[1]+array[2]='+(array[0]+array[1]+array[2]) +' \ntoday is '+ mmap.date ",
				env));
  }
}

下一篇继续结束：三元操作符，正则表达式匹配，日期比较，大数计算和精度等等。。

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