Aviator——轻量级Java表达式求值引擎
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的特性
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。
java中split的用法⽀持⼤整数和精度运算（2.3.0版本引⼊）
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
性能优秀
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。
Jar包引⼊
<dependency>
<groupId&lecode.aviator</groupId>
<artifactId>aviator</artifactId>
<version>3.0.1</version>
</dependency>
让Aviator动起来
既然Google帮我们做了那么多⼯作，那么怎么让他动起来呢？
Aviator有⼀个统⼀执⾏的⼊⼝ AviatorEvaluator 类。
他有⼀系列的静态⽅法提供给我们使⽤。
我们主要⽤到的两种⽅法为
AviatorEvaluatorpile
execute⽤法
先来看⼀个execute的最简单⽰例
lecode.aviator.AviatorEvaluator;
public class AviatorSimpleExample {
public static void main(String[] args) {
Long result = (Long) ute("1+2+3");
System.out.println(result);
}
}
这⾥要注意⼀个问题，为什么我们的 1+2+3计算过后，要强制转换成Long类型？
因为Aviator只⽀持四种数字类型（2.3.0之后的版本）：Long、Double、big int、decimal
理论上任何整数都将转换成Long（超过Long范围的，将⾃动转换为big int），任何浮点数都将转换为Double
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。
以⼤写字母M为后缀的数字都被认为是decimal，如1M,2.222M, 100000.9999M等等，都是decimal类型。
如果都是上图中，最基础的这种数字计算，肯定不可能满⾜各种业务场景。
下⾯介绍⼀下传⼊变量
lecode.aviator.AviatorEvaluator;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class AviatorSimpleExample {
public static void main(String[] args) {
String name = "JACK";
Map<String,Object> env = new HashMap<>();
env.put("name", name);
String result = (String) ute(" 'Hello ' + name ", env);
System.out.println(result);
}
}
输出结果： Hello JACK
介绍⼀下Aviator的内置函数⽤法，其实特别简单，只要按照函数列表中（最下⽅有函数列表）定义的内容，直接使⽤就可以lecode.aviator.AviatorEvaluator;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class AviatorSimpleExample {
public static void main(String[] args) {
String str = "使⽤Aviator";
Map<String,Object> env = new HashMap<>();
env.put("str",str);
Long length = (ute("string.length(str)",env);
System.out.println(length);
}
}
输出结果： 14
compile⽤法
lecode.aviator.AviatorEvaluator;
lecode.aviator.Expression;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class AviatorSimpleExample {
public static void main(String[] args) {
String expression = "a-(b-c)>100";
Expression compiledExp = AviatorEvaluatorpile(expression);
Map<String, Object> env = new HashMap<>();
env.put("a", 100.3);
env.put("b", 45);
env.put("c", -199.100);
Boolean result = (Boolean) ute(env);
System.out.println(result);
}
}
输出结果 false
通过上⾯的代码⽚段可以看到
使⽤compile⽅法，先⽣成了 Expression 最后再由
这么做的⽬的是，在我们实际使⽤过程中
很多情况下，我们要计算的公式都是⼀样的，只是每次的参数有所区别。
我们可以把⼀个编译好的Expression 缓存起来。
这样每次可以直接获取我们之前编译的结果直接进⾏计算，避免Perm区OutOfMemory
Aviator本⾝⾃带⼀个全局缓存
如果决定缓存本次的编译结果，只需要
Expression compiledExp = AviatorEvaluatorpile(expression,true);
这样设置后，下⼀次编译同样的表达式，Aviator会⾃从从全局缓存中，拿出已经编译好的结果，不需要动态编译。如果需要使缓存失效，可以使⽤
AviatorEvaluator.invalidateCache(String expression);
⾃定义函数的使⽤
lecode.aviator.AviatorEvaluator;
lecode.aviator.Expression;
lecode.aviator.runtime.function.AbstractFunction;
lecode.aviator.runtime.function.FunctionUtils;
lecode.pe.AviatorBigInt;
lecode.pe.AviatorObject;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class AviatorSimpleExample {
public static void main(String[] args) {
AviatorEvaluator.addFunction(new MinFunction());
String expression = "min(a,b)";
Expression compiledExp = AviatorEvaluatorpile(expression, true);
Map<String, Object> env = new HashMap<>();
env.put("a", 100.3);
env.put("b", 45);
Double result = (Double) ute(env);
System.out.println(result);
}
static class MinFunction extends AbstractFunction {
@Override public AviatorObject call(Map<String, Object> env, AviatorObject arg1, AviatorObject arg2) {
Number left = NumberValue(arg1, env);
Number right = NumberValue(arg2, env);
return new AviatorBigInt(Math.min(left.doubleValue(), right.doubleValue()));
}
public String getName() {
return "min";
}
}
}
从实际业务中使⽤的⾃定义函数来举例
我们需要对⽐两个数字的⼤⼩
（因为实际业务中，这两个数字为多个表达式计算的结果，如果不写⾃定函数，只能使⽤？：表达式来进⾏计算，会显得异常凌乱）
我们定义了⼀个 MinFunction 继承⾃ AbstractFunction
实现具体的⽅法，返回我们想要的结果。
务必要实现 getName这个⽅法，⽤于定义我们函数在Aviator中使⽤的名字。
在执⾏compile之前，先把我们的函数Add到Aviator函数列表中，后就可以使⽤了。
此处输出结果为
45.0
内置函数列表
操作符列表
序号操作符
结合
性
操作数限制
0() [ ]从左到
右
()⽤于函数调⽤，[ ]⽤于数组和java.util.List的元素访问，要求[indx]中的index必须为整型
1! - ~从右到
左
! 能⽤于Boolean,- 仅能⽤于Number,~仅能⽤于整数
2* / %从左到
右
Number之间
3+ -从左到
右
+ - 都能⽤于Number之间, + 还能⽤于String之间，或者String和其他对象
4<< >>
>>>
从左到
右
仅能⽤于整数
5< <= >
>=
从左到
右
Number之间、String之间、Pattern之间、变量之间、其他类型与nil之间
6== !=
=~
从左到
右
==和!=作⽤于Number之间、String之间、Pattern之间、变量之间、其他类型与nil之间以及String和java.util.Date之
间，=~仅能作⽤于String和Pattern之间
7&从左到
右
整数之间
8^从左到
右
整数之间
9¦从左到
右
整数之间
10&&从左到
右
Boolean之间，短路
11¦¦从左到
右
Boolean之间，短路
12? ：从右到
左
第⼀个操作数的结果必须为Boolean，第⼆和第三操作数结果⽆限制
内置函数
函数名称说明
sysdate()返回当前⽇期对象java.util.Date
rand()返回⼀个介于0-1的随机数，double类型
print([out],obj)打印对象，如果指定out，向out打印，否则输出到控制台
println([out],obj)与print类似，但是在输出后换⾏
now()返回System.currentTimeMillis
long(v)将值的类型转为long
double(v)将值的类型转为double
str(v)将值的类型转为string
date_to_string(date,format)将Date对象转化化特定格式的字符串,2.1.1新增
string_to_date(source,format)将特定格式的字符串转化为Date对象,2.1.1新增
string.length(s)求字符串长度，返回Long
string.startsWith(s1,s2)s1是否以s2开始，返回Boolean
string.substring(s,begin[,end])截取字符串s，从begin到end，end如果忽略的话，将从begin到结尾，与java.util.String.substring
⼀样。
string.indexOf(s1,s2)java中的s1.indexOf(s2)，求s2在s1中的起始索引位置，如果不存在为-1
string.split(target,regex,[limit])Java⾥的String.split⽅法⼀致,2.1.1新增函数
string.join(seq,seperator)将集合seq⾥的元素以seperator为间隔连接起来形成字符串,2.1.1新增函数
math.abs(d)求d的绝对值
math.sqrt(d)求d的平⽅根
math.pow(d1,d2)求d1的d2次⽅
math.log(d)求d的⾃然对数
math.log10(d)求d以10为底的对数
math.sin(d)正弦函数
math.tan(d)正切函数
map(seq,fun)将函数fun作⽤到集合seq每个元素上，返回新元素组成的集合
filter(seq,predicate)将谓词predicate作⽤在集合的每个元素上，返回谓词为true的元素组成的集合count(seq)返回集合⼤⼩
include(seq,element)判断element是否在集合seq中，返回boolean值
sort(seq)排序集合，仅对数组和List有效，返回排序后的新集合
reduce(seq,fun,init)fun接收两个参数，第⼀个是集合元素，第⼆个是累积的函数，本函数⽤于将fun作⽤在集合每个元素和初始值上⾯，返回最终的init值
seq.eq(value)返回⼀个谓词，⽤来判断传⼊的参数是否跟value相等,⽤于filter函数，如filter(seq,seq.eq(3)) 过滤
返回等于3的元素组成的集合
<(value)返回判断⼤于value的谓词
<(value)返回判断⼤于等于value的谓词
seq.lt(value)返回判断⼩于value的谓词
seq.le(value)返回判断⼩于等于value的谓词
seq.nil()返回判断是否为nil的谓词
函数名称说明
常量和变量
值说明
true真值
false假值
nil空值
$digit正则表达式匹配成功后的分组，$0表⽰匹配的字符串，$1表⽰第⼀个分组 etc.
参考资料

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