1.美图

2.概述

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, 支持自定义函数.

3.包依赖

Aviator依赖了commons-beanutils, 使用Aviator可以添加下面的maven依赖:

<dependency>
	<groupId>com.googlecode.aviator</groupId>
    <artifactId>aviator</artifactId>
    <version>2.3.3</version>
</dependency>

4.使用手册

4.1 执行表达式

Aviator的使用都是集中通过com.googlecode.aviator.AviatorEvaluator这个入口类来处理, 最简单的例子, 执行一个计算1+2+3的表达式:

 	/**
     * 测试点：测试表达式求值
     * 测试结果：6
     * 
     */
    @Test
    public  void expersionTest() {
        Long result = (Long) AviatorEvaluator.execute("1+2+3");
        System.out.println(result);
    }

细心的朋友肯定注意到结果是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。这个例子的打印结果将是正确答案6。

4.2 使用变量

想让Aviator对你say hello吗? 很简单, 传入你的名字, 让Aviator负责字符串的相加:

 /**
     * 测试点：测试  变量求值
     * 测试结果：hello Michael
     */
    @Test
    public void varTest() {
        String yourName = "Michael";
        Map<String, Object> env = new HashMap<String, Object>();
        env.put("yourName", yourName);
        String result = (String) AviatorEvaluator.execute(" 'hello ' + yourName ", env);
        System.out.println(result);  // hello Michael

    }

上面的例子演示了怎么向表达式传入变量值, 表达式中的yourName是一个变量, 默认为null, 通过传入Map<String,Object>的变量绑定环境, 将yourName设置为你输入的名称。 env 的key是变量名, value是变量的值。

上面例子中的’hello '是一个Aviator的String, Aviator的String是任何用单引号或者双引号括起来的字符序列, String可以比较大小(基于unicode顺序), 可以参与正则匹配, 可以与任何对象相加, 任何对象与String相加结果为String。 String中也可以有转义字符,如\n、\\、\' 等。

 /**
     * 测试点：测试  特殊符号 求值
     * 测试结果：
     */
    @Test
    public void varTest1() {
        String yourName = "Michael";
        Map<String, Object> env = new HashMap<String, Object>();
        env.put("yourName", yourName);
        System.out.println((String) AviatorEvaluator.execute(" 'a\"b' "));           // 字符串 a"b
        System.out.println((String) AviatorEvaluator.execute(" \"a\'b\" "));         // 字符串 a'b
        System.out.println((String) AviatorEvaluator.execute(" 'hello ' + 3 "));     // 字符串 hello 3
        System.out.println((String) AviatorEvaluator.execute(" 'hello '+ unknow ")); // 字符串 hello null

    }

4.3 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:

String name = "dennis";
AviatorEvaluator.exec(" 'hello ' + yourName ", name); // hello dennis

只要在exec中按照变量在表达式中的出现顺序传入变量值就可以执行, 不需要构建Map了。

4.4 调用函数

Aviator 支持函数调用, 函数调用的风格类似 lua, 下面的例子获取字符串的长度:

AviatorEvaluator.execute("string.length('hello')");  // 5

string.length(‘hello’)是一个函数调用, string.length是一个函数, 'hello’是调用的参数。
再用string.substring来截取字符串:

AviatorEvaluator.execute("string.contains(\"test\", string.substring('hello', 1, 2))");  // true

通过string.substring(‘hello’, 1, 2)获取字符串’e’, 然后通过函数string.contains判断e是否在’test’中。可以看到, 函数可以嵌套调用。
Aviator 的内置函数列表请看后面。

4.5 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。

可以看一个例子,我们实现一个add函数来做数值的相加:

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());
    }
    public String getName() {
        return "add";
    }
}

测试类

 /**
     * 测试点：测试  自定义函数 求值
     * 测试结果：
     */
    @Test
    public void selfFunctionTest() {
        //注册函数
        AviatorEvaluator.addFunction(new AddFunction());
        System.out.println(AviatorEvaluator.execute("add(1, 2)"));           // 3.0
        System.out.println(AviatorEvaluator.execute("add(add(1, 2), 100)")); // 103.0

    }

注册函数通过AviatorEvaluator.addFunction方法, 移除可以通过removeFunction。

4.6 编译表达式

上面提到的例子都是直接执行表达式, 事实上 Aviator 背后都帮你做了编译并执行的工作。你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:

/**
     * 测试点：测试  编译表达式 求值
     * 测试结果：false
     */
    @Test
    public void compileExpressionTest() {
        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", 100.3);
        env.put("b", 45);
        env.put("c", -199.100);
        // 执行表达式
        Boolean result = (Boolean) compiledExp.execute(env);
        System.out.println(result);  // false

    }

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。

编译后的结果你可以自己缓存, 也可以交给 Aviator 帮你缓存, AviatorEvaluator内部有一个全局的缓存池, 如果你决定缓存编译结果, 可以通过:

public static Expression compile(String expression, boolean cached)

将cached设置为true即可, 那么下次编译同一个表达式的时候将直接返回上一次编译的结果。
使缓存失效通过:

public static void invalidateCache(String expression)

4.7 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, 一个例子:

/**
     * 测试点：测试  数组和集合 求值
     * 测试结果：
     */
    @Test
    public void arrayTest() {
        final List<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("hello");
        list.add(" world");
        final int[] array = new int[3];
        array[0] = 0;
        array[1] = 1;
        array[2] = 3;
        final Map<String, Date> map = new HashMap<String, Date>();
        map.put("date", new Date());
        Map<String, Object> env = new HashMap<String, Object>();
        env.put("list", list);
        env.put("array", array);
        env.put("mmap", map);
        System.out.println(AviatorEvaluator.execute("list[0]+list[1]", env));   // hello world
        System.out.println(AviatorEvaluator.execute("'array[0]+array[1]+array[2]=' + (array[0]+array[1]+array[2])", env));  // array[0]+array[1]+array[2]=4
        System.out.println(AviatorEvaluator.execute("'today is ' + mmap.date ", env));  // today is Wed Feb 24 17:31:45 CST 2016

    }

4.8 三元操作符

Aviator 不提供if else语句, 但是提供了三元操作符?:用于条件判断,使用上与 java 没有什么不同:

AviatorEvaluator.exec("a>0? 'yes':'no'", 1);  // yes

Aviator 的三元表达式对于两个分支的结果类型并不要求一致,可以是任何类型,这一点与 java 不同。

4.9 正则表达式匹配

Aviator 支持类 Ruby 和 Perl 风格的表达式匹配运算,通过=~操作符, 如下面这个例子匹配 email 并提取用户名返回:

	/**
     * 测试点：测试  正则表达式 求值
     * 测试结果：
     */
    @Test
    public void repxTest() {
        String email = "[email protected]";
        Map<String, Object> env = new HashMap<String, Object>();
        env.put("email", email);
        String username = (String) AviatorEvaluator.execute("email=~/([\\w0-8]+)@\\w+[\\.\\w+]+/ ? $1 : 'unknow' ", env);
        System.out.println(username); // killme2008

    }

email与正则表达式/([\\w0-8]+@\\w+[\\.\\w+]+)/通过=~操作符来匹配,结果为一个 Boolean 类型, 因此可以用于三元表达式判断,匹配成功的时候返回$1,指代正则表达式的分组 1,也就是用户名,否则返回unknown。

Aviator 在表达式级别支持正则表达式,通过//括起来的字符序列构成一个正则表达式,正则表达式可以用于匹配(作为=~的右操作数)、比较大小,匹配仅能与字符串进行匹配。匹配成功后, Aviator 会自动将匹配成功的分组放入$num的变量中,其中$0 指代整个匹配的字符串,而$1表示第一个分组,以此类推。

Aviator 的正则表达式规则跟 Java 完全一样,因为内部其实就是使用java.util.regex.Pattern做编译的。

4.10 变量的语法糖

Aviator 有个方便用户使用变量的语法糖, 当你要访问变量a中的某个属性b, 那么你可以通过a.b访问到, 更进一步, a.b.c将访问变量a的b属性中的c属性值, 推广开来也就是说 Aviator 可以将变量声明为嵌套访问的形式。
TestAviator类符合JavaBean规范, 并且是 public 的，我们就可以使用语法糖:

public class TestAviator {
    int i;
    float f;
    Date date;
    // 构造方法
    public TestAviator(int i, float f, Date date) {
        this.i = i;
        this.f = f;
        this.date = date;
    }
    // getter and setter
 
    public static void main(String[] args) {
        TestAviator foo = new TestAviator(100, 3.14f, new Date());
        Map<String, Object> env = new HashMap<String, Object>();
        env.put("foo", foo);
        System.out.println(AviatorEvaluator.execute("'foo.i = '+foo.i", env));   // foo.i = 100
        System.out.println(AviatorEvaluator.execute("'foo.f = '+foo.f", env));   // foo.f = 3.14
        System.out.println(AviatorEvaluator.execute("'foo.date.year = '+(foo.date.year+1990)", env));  // foo.date.year = 2106
    }
}

4.11 nil 对象

nil是 Aviator 内置的常量,类似 java 中的null,表示空的值。nil跟null不同的在于,在 java 中null只能使用在==、!=的比较运算符,而nil还可以使用>、>=、<、<=等比较运算符。 Aviator 规定,任何对象都比nil大除了nil本身。用户传入的变量如果为null,将自动以nil替代。


AviatorEvaluator.execute("nil == nil");   //true
AviatorEvaluator.execute(" 3> nil");      //true
AviatorEvaluator.execute(" true!= nil");  //true
AviatorEvaluator.execute(" ' '>nil ");    //true
AviatorEvaluator.execute(" a==nil ");     //true, a 是 nul

nil与String相加的时候,跟 java 一样显示为 null

4.12 日期比较

Aviator 并不支持日期类型,如果要比较日期,你需要将日期写字符串的形式,并且要求是形如 “yyyy-MM-dd HH:mm:ss:SS”的字符串,否则都将报错。字符串跟java.util.Date比较的时候将自动转换为Date对象进行比较:

public static void main(String[] args) {
    Map<String, Object> env = new HashMap<String, Object>();
    final Date date = new Date();
    String dateStr = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:SS").format(date);
    env.put("date", date);
    env.put("dateStr", dateStr);
    Boolean result = (Boolean) AviatorEvaluator.execute("date==dateStr", env);
    System.out.println(result);  // true
    result = (Boolean) AviatorEvaluator.execute("date > '2010-12-20 00:00:00:00' ", env);
    System.out.println(result);  // true
    result = (Boolean) AviatorEvaluator.execute("date < '2200-12-20 00:00:00:00' ", env);
    System.out.println(result);  // true
    result = (Boolean) AviatorEvaluator.execute("date==date ", env);
    System.out.println(result);  // true
}

也就是说String除了能跟String比较之外,还能跟nil和java.util.Date对象比较。

4.13 大数计算和精度

从 2.3.0 版本开始,aviator 开始支持大数字计算和特定精度的计算, 本质上就是支持java.math.BigInteger和java.math.BigDecimal两种类型, 这两种类型在 aviator 中简称为big int和decimal类型。类似99999999999999999999999999999999这样的数字在 Java 语言里是没办法编译通过的, 因为它超过了Long类型的范围, 只能用BigInteger来封装。但是 aviator 通过包装,可以直接支持这种大整数的计算,例如:

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(AviatorEvaluator.exec("99999999999999999999999999999999 + 99999999999999999999999999999999"));
}

结果为类型big int的: 199999999999999999999999999999998

4.14 字面量表示

big int和decimal的表示与其他数字不同,两条规则:

以大写字母N为后缀的整数都被认为是big int,如1N,2N,9999999999999999999999N等, 都是big int类型。
超过long范围的整数字面量都将自动转换为big int类型。
以大写字母M为后缀的数字都被认为是decimal, 如1M,2.222M, 100000.9999M等, 都是decimal类型。
用户也可以通过变量传入这两种类型来参与计算。

运算
big int和decimal的运算,跟其他数字类型long,double没有什么区别,操作符仍然是一样的。 aviator重载了基本算术操作符来支持这两种新类型:

public static void main(String[] args) {
    Object rt = AviatorEvaluator.exec("9223372036854775807100.356M * 2");
    System.out.println(rt + " " + rt.getClass());  // 18446744073709551614200.712 class java.math.BigDecimal
    rt = AviatorEvaluator.exec("92233720368547758074+1000");
    System.out.println(rt + " " + rt.getClass());  // 92233720368547759074 class java.math.BigInteger
    BigInteger a = new BigInteger(String.valueOf(Long.MAX_VALUE) + String.valueOf(Long.MAX_VALUE));
    BigDecimal b = new BigDecimal("3.2");
    BigDecimal c = new BigDecimal("9999.99999");
    rt = AviatorEvaluator.exec("a+10000000000000000000", a);
    System.out.println(rt + " " + rt.getClass());  // 92233720368547758089223372036854775807 class java.math.BigInteger
    rt = AviatorEvaluator.exec("b+c*2", b, c);
    System.out.println(rt + " " + rt.getClass());  // 20003.19998 class java.math.BigDecimal
    rt = AviatorEvaluator.exec("a*b/c", a, b, c);
    System.out.println(rt + " " + rt.getClass());  // 2.951479054745007313280155218459508E+34 class java.math.BigDecimal
}

4.14 类型转换和提升

当big int或者decimal和其他类型的数字做运算的时候,按照long < big int < decimal < double的规则做提升, 也就是说运算的数字如果类型不一致, 结果的类型为两者之间更“高”的类型。例如:

1 + 3N, 结果为big int的4N
1 + 3.1M,结果为decimal的4.1M
1N + 3.1M,结果为decimal的 4.1M
1.0 + 3N,结果为double的4.0
1.0 + 3.1M,结果为double的4.1

4.15 decimal 的计算精度

Java 的java.math.BigDecimal通过java.math.MathContext支持特定精度的计算,任何涉及到金额的计算都应该使用decimal类型。

默认 Aviator 的计算精度为MathContext.DECIMAL128,你可以自定义精度, 通过:

AviatorEvaluator.setMathContext(MathContext.DECIMAL64);

即可设置,更多关于decimal的精度问题请看java.math.BigDecimal的 javadoc 文档。

4.16 强大的 seq 库

aviator 拥有强大的操作集合和数组的 seq 库。整个库风格类似函数式编程中的高阶函数。在 aviator 中, 数组以及java.util.Collection下的子类都称为seq,可以直接利用 seq 库进行遍历、过滤和聚合等操作。

例如,假设我有个 list:

public static void main(String[] args) {
    Map<String, Object> env = new HashMap<String, Object>();
    ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
    list.add(3);
    list.add(20);
    list.add(10);
    env.put("list", list);
    Object result = AviatorEvaluator.execute("count(list)", env);
    System.out.println(result);  // 3
    result = AviatorEvaluator.execute("reduce(list,+,0)", env);
    System.out.println(result);  // 33
    result = AviatorEvaluator.execute("filter(list,seq.gt(9))", env);
    System.out.println(result);  // [10, 20]
    result = AviatorEvaluator.execute("include(list,10)", env);
    System.out.println(result);  // true
    result = AviatorEvaluator.execute("sort(list)", env);
    System.out.println(result);  // [3, 10, 20]
    AviatorEvaluator.execute("map(list,println)", env);
}

我们可以:

求长度: count(list)
求和: reduce(list,+,0), reduce函数接收三个参数,第一个是seq,第二个是聚合的函数,如+等,第三个是聚合的初始值
过滤: filter(list,seq.gt(9)), 过滤出list中所有大于9的元素并返回集合; seq.gt函数用于生成一个谓词,表示大于某个值
判断元素在不在集合里: include(list,10)
排序: sort(list)
遍历整个集合: map(list,println), map接受的第二个函数将作用于集合中的每个元素,这里简单地调用println打印每个元素

4.17 两种运行模式

默认 AviatorEvaluator 以执行速度优先:

AviatorEvaluator.setOptimize(AviatorEvaluator.EVAL);

你可以修改为编译速度优先,这样不会做编译优化:

AviatorEvaluator.setOptimize(AviatorEvaluator.COMPILE);

4.18 调试信息

从 2.1.1.版本开始,Aviator允许设置输出每个表达式生成的字节码,只要设置trace为true即可:

AviatorEvaluator.setTrace(true);

方便用户做跟踪和调试。默认是输出到标准输出,你可以改变输出指向:

AviatorEvaluator.setTraceOutputStream(new FileOutputStream(new File("aviator.log")));

参考：https://blog.csdn.net/keda8997110/article/details/50782848

九师兄

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