规则引擎的会话状态

1．概述
规则引擎，顾名思义通过执行指定的规则集合，得到一系列结果。简单地说，存在业务规则集合（r1,r2…rn），数据集合（d1,d2…dn），规则之间是独立的，规则引擎进行模式匹配，并执行匹配的规则。根据不同的匹配过程，可以把规则引擎分为两种，无状态会话(stateless session)和有状态会话(stateful session)。

2．无状态会话（Stateless session）
无状态会话的规则引擎，不会进行推理。无状态的规则引擎，等价于顺序处理数据的函数方法集合，而且仅仅执行一遍函数集合。按照顺序执行函数集合后，得到期望的结果集合。
无状态会话不保存状态，为了执行规则引擎，初始时必须加入所有对象，并且在执行的过程中不会加入新的对象。由于对象集合没有变化，所以规则集合仅仅需要执行一次。

2.1适用场景：
(1) 校验过程，由校验规则构成规则集合。
(2) 计算过程，由计算公式等构成规则集合。
(3) 路由和过滤，由路由规则和过滤规则构成规则集合。

2.2 实例说明（实例都来自Drools的官方用户手册中）
以Drools的开源实现，说明无状态会话的规则引擎如何使用。举一个驾照申请的例子，假定只有年龄大于18岁的申请者是有效的。那么，Drools的规则可以这么写：

package com.company.license
rule "Is of valid age"
when
$a : Applicant( age < 18 )
then
$a.setValid( false );
end

简单解释下这个规则，when表示规则，then表示结果。这个规则的意思是：在Applicant对象中，age属性值小于18时，valid属性置为false。
Drools的规则加载过程，通过KnowledgeBuilder和KnowledgeBase完成。KnowledgeBuilder负责对规则进行解析，解析的结果保存在KnowledgeBase中。假定上述的规则保存在licenseApplication.drl中，那么Drools的加载过程如下。

KnowledgeBuilder kbuilder = KnowledgeBuilderFactory.newKnowledgeBuilder();
kbuilder.add(ResourceFactory.newClassPathResource("licenseApplication.drl",getClass()),ResourceType.DRL );
if ( kbuilder.hasErrors() ) {
    System.err.println( kbuilder.getErrors().toString() );
}
KnowledgeBase kbase = KnowledgeBaseFactory.newKnowledgeBase();
kbase.addKnowledgePackages( kbuilder.getKnowledgePackages() );

规则加载完成之后，如果规则解析的过程中不存在错误。那么，可以新建一个会话，然后根据数据匹配和执行规则。

StatelessKnowledgeSession ksession = kbase.newStatelessKnowledgeSession();
Applicant applicant = new Applicant( "Mr John Smith", 16 );
assertTrue( applicant.isValid() );
ksession.execute( applicant );
assertFalse( applicant.isValid() );

上面的代码新建了一个无会话状态的规则引擎，当对Applicant对象执行了规则之后，Applicant对象的Valid属性被置为False。

3．有状态会话（stateful session）
有状态会话，能够在多次规则执行的时候保存状态。不同于无状态的会话，有状态的会话存在时间更长，当数据发生变化以后，会重复执行规则的匹配。也就是说，它们之间最大的区别在于，有状态会话存在推理过程。如果一条规则改变了数据，那么所有规则可能需要重新匹配一次。

3.1适用场景：
(1) 监控，例如股票行情的监控和分析。
(2) 诊断，医学诊断。
(3) 物流，包裹的运输和投递。

3.2实例说明
举一个房间火警的例子，说明有状态会话的特征。系统中有4种类型，分别表示房间、自动灭火装置、火、警报。

public class Room {
private String name
// getter and setter methods here
}
public classs Sprinkler {
private Room room;
private boolean on;
// getter and setter methods here
}
public class Fire {
private Room room;
// getter and setter methods here
}
public class Alarm {
}

从上面的代码，我们可以看到每种类型的实体对象不再唯一。可能有多个房间，每个房间有一个自动灭火装置，所有房间共用一个警报。这种情况下，对象之间的关系。
存在如下规则：
规则一、当某个房间起火时，灭火装置自动打开。从规则引擎方面理解，有Filre类型的对象加入到会话中时，对应房间的Sprinkler对象的开关打开。规则描述如下：

rule "When there is a fire turn on the sprinkler"
when
Fire($room : room)
$sprinkler : Sprinkler( room == $room, on == false )
Then
modify( $sprinkler ) { setOn( true ) };
System.out.println( "Turn on the sprinkler for room " + $room.getName() );
end

规则二、当火被扑灭的时候，那么检查并关闭每个房间的灭火装置。对应的，规则引擎中不存在Fire类型对象，那么检查并关闭每个Room类型对象对应的Sprinkler对象中的开关。规则描述如下：

rule "When the fire is gone turn off the sprinkler"
when
$room : Room( )
$sprinkler : Sprinkler( room == $room, on == true )
not Fire( room == $room )
then
modify( $sprinkler ) { setOn( false ) };
System.out.println( "Turn off the sprinkler for room " + $room.getName() );
End

规则三、只要有火灾存在，那么系统中唯一的警报发出告警。相对应的，规则引擎中存在Fire类型对象，那么该规则向session中添加Alarm类型对象。对应规则描述如下：

rule "Raise the alarm when we have one or more fires"
when
exists Fire()
then
insert( new Alarm() );
System.out.println( "Raise the alarm" );
End

规则四、当所有火灾被扑灭之后，警报关闭。相对应的，规则引擎中不存在Fire对象，移除Alarm类型的对象。

rule "Cancel the alarm when all the fires have gone"
when
not Fire()
$alarm : Alarm()
then
retract( $alarm );
System.out.println( "Cancel the alarm" );
End

规则五、没有火灾发生时，系统状态是OK的。对应规则引擎中，没有Alarm类型的对象，并且灭火装置处在关闭状态。

rule "Status output when things are ok"
when
not Alarm()
not Sprinkler( on == true )
then
System.out.println( "Everything is ok" );
End

规则的加载同于无状态会话的过程。规则引擎的创建：

KnowledgeBuilder kbuilder = KnowledgeBuilderFactory.newKnowledgeBuilder();
kbuilder.add( ResourceFactory.newClassPathResource( "fireAlarm.drl", getClass() ),
ResourceType.DRL );
if ( kbuilder.hasErrors() ) {
System.err.println( builder.getErrors().toString() );
}
kbase.addKnowledgePackages( kbuilder.getKnowledgePackages() );
StatefulKnowledgeSession ksession = kbase.newStatefulKnowledgeSession();

规则引擎的执行过程一、：

String[] names = new String[]{"kitchen", "bedroom", "office", "livingroom"};
Map<String,Room> name2room = new HashMap<String,Room>();
for( String name: names ){
Room room = new Room( name );
name2room.put( name, room );
ksession.insert( room );
Sprinkler sprinkler = new Sprinkler( room );
ksession.insert( sprinkler );
}
ksession.fireAllRules()

这段代码的执行过程中，仅仅匹配了规则五。执行结果是，Everything is ok。
规则引擎的执行过程二：

Fire kitchenFire = new Fire( name2room.get( "kitchen" ) );
Fire officeFire = new Fire( name2room.get( "office" ) );
FactHandle kitchenFireHandle = ksession.insert( kitchenFire );
FactHandle officeFireHandle = ksession.insert( officeFire );
ksession.fireAllRules();

这段代码向会话中，放入两个Fire类型的对象，规则一和三匹配成功。

> Raise the alarm
> Turn on the sprinkler for room kitchen
> Turn on the sprinkler for room office

4．小结
有状态会话和无状态会话之间，主要区别在于是否会动态添加或者移除对象和规则的推理。会话状态的选择完全取决于业务的需求。如果在规则执行之前，就能确定所有的对象，那么多数情况下需要使用无状态的规则引擎。反之，如果规则引擎需要多次执行，每次都依赖之前的状态，那么选择有状态的规则引擎是很恰当的。

参考文档：
1.Drools Expert User Guide
2.http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-java-rules/index.html?ca=dwcn-newsletter-java

规则引擎的会话状态

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