庄周梦蝶

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Aviator——让表达式飞起来

Posted on 2010-06-29 11:44 dennis 阅读(8526) 评论(15)  编辑  收藏 所属分类: javamy open-source

    《飞行大亨》是我很喜欢的一部电影,不过这里我想介绍的是一个叫Aviator的开源的Java表达式求值器。

一、轮子的必要性

    表达式的求值上,java的选择非常多,强大的如Groovy、JRuby,N年没维护的beanshell,包括javaeye上朋友的IKExpression。为什么还需要Aviator?或者说Aviator的特点是什么?

    我将Aviator定位在Groovy这样全功能的脚本和IKExpression这样的简易的表达式求值之间的东西,如果你不希望带上Groovy那么庞大的jar却只用上一点点的功能,如果你希望功能和性能上比IKExpression好那么一些,那么也许你可以考虑Aviator。

    Aviator的设计思路跟利用GroovyObject的求值是一样,通过编译并动态生成字节码的方式将表达式编译成一个类,然后反射执行这个类,因此会在效率上比纯解释执行的IKExpression好一些。

 aviator结构图

二、让轮子转起来。

求算术表达式: 

import com.googlecode.aviator.AviatorEvaluator;


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

}

 

执行入口统一为AviatorEvaluator类,它有一系列静态方法。 

逻辑表达式和关系运算

AviatorEvaluator.execute("3>1 && 2!=4 || true");

Aviator支持所有的关系运算符和算术运算符,不支持位运算,同时支持表达式的优先级,优先级跟Java的运算符一样,并且支持通过括号来强制优先级。 

使用变量和字符串相加

       String yourname = “aviator”;
        Map
<String, Object> env = new HashMap<String, Object>();
        env.put(
"yourname", yourname);
        String result 
= (String) AviatorEvaluator.execute(" 'hello ' + yourname ", env);
        System.out.println(result);

 打印:

hello aviator


字符串可以单引号也可以双引号括起来,并且支持转义字符。变量名称只要是合法的java identifer即可,变量需要用户传入,通过Map<String,Object>指定变量名和值是什么,这里的变量是yourname。 

变量的访问支持嵌套访问,也就是dot操作符来访问变量里的属性,假设我们有一个Foo类:

public static class Foo {
        
int i;
        
float f;
        Date date 
= new Date();

        
public Foo(int i, float f, Date date) {
            
super();
            
this.i = i;
            
this.f = f;
            
this.date = date;
        }

        
public int getI() {
            
return i;
        }

        
public void setI(int i) {
            
this.i = i;
        }

        
public float getF() {
            
return f;
        }

        
public void setF(float f) {
            
this.f = f;
        }

        
public Date getDate() {
            
return date;
        }

        
public void setDate(Date date) {
            
this.date = date;
        }


    }

  然后在使用一个表达式来描述Foo里的各种属性:

Foo foo = new Foo(1003.14fnew Date());
        Map
<String, Object> env = new HashMap<String, Object>();
        env.put(
"foo", foo);

        String result 
=
                (String) AviatorEvaluator.execute(
                    
" '[foo i='+ foo.i + ' f='+foo.f+' year='+(foo.date.year+1900)+ ' month='+foo.date.month +']' ",
                    env);


 我们可以通过foo.date.year的方式来访问变量foo中date属性的year值,这是利用commons-beanutils的反射功能实现的,前提是你的变量是合法的JavaBean(public、getter缺一不可)。 

三元表达式

AviatorEvaluator.execute("3>0? 'yes':'no'");


上面都还是一个求值器表达式的常见功能,下面要描述的是Aviator的一些偏脚本性的功能。

 类Ruby、Perl的正则匹配,匹配email地址:

AviatorEvaluator.execute("'killme2008'=~/([\\w0-8]+@\\w+[\\.\\w+]+)/ ");

  成功的话返回true,否则返回false。//括起来的字符序列形成一个正则表达式Pattern类型,=~用于匹配,只能在String和Pattern之间使用。

匹配成功,获得匹配的分组,利用变量$digit

AviatorEvaluator.execute("'killme2008@gmail.com'=~/([\\w0-8]+@\\w+[\\.\\w+]+)/ ? $1:'unknow'");

 匹配成功返回$1,表示第一个匹配的分组,也就是用户名 killme2008 

函数调用

AviatorEvaluator.execute("sysdate()");

 sysdate()是一个内置函数,返回当前日期,跟new java.util.Date()效果相同。

 更多内置函数:

AviatorEvaluator.execute("string.length('hello')");    // 求字符串长度
AviatorEvaluator.execute("string.contains('hello','h')");  //判断字符串是否包含字符串
AviatorEvaluator.execute("string.startsWith('hello','h')");  //是否以子串开头
AviatorEvaluator.execute("string.endsWith('hello','llo')");  是否以子串结尾

AviatorEvaluator.execute(
"math.pow(-3,2)");   // 求n次方
AviatorEvaluator.execute("math.sqrt(14.0)");   //开平方根
AviatorEvaluator.execute("math.sin(20)");    //正弦函数

可以看到Aviator的函数调用风格非常类似lua或者c。

 自定义函数,实现AviatorFunction接口并注册即可,比如我们实现一个add函数用于相加:

import com.googlecode.aviator.AviatorEvaluator;
import com.googlecode.aviator.runtime.function.FunctionUtils;
import com.googlecode.aviator.runtime.type.AviatorDouble;
import com.googlecode.aviator.runtime.type.AviatorFunction;
import com.googlecode.aviator.runtime.type.AviatorObject;
class AddFunction implements AviatorFunction {

        
public AviatorObject call(Map<String, Object> env, AviatorObject args) {
            
if (args.length != 2{
                
throw new IllegalArgumentException("Add only supports two arguments");
            }

            Number left 
= FunctionUtils.getNumberValue(0, args, env);
            Number right 
= FunctionUtils.getNumberValue(1, args, env);
            
return new AviatorDouble(left.doubleValue() + right.doubleValue());
        }



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


    }

注册并调用:

   AviatorEvaluator.addFunction(new AddFunction());
        System.out.println(AviatorEvaluator.execute(
"add(1,2)"));
        System.out.println(AviatorEvaluator.execute(
"add(add(1,2),100)"));

函数可以嵌套调用。

 三、不公平的性能测试

   基本介绍完了,最后给些测试的数据,下列的测试场景都是每个表达式预先编译,然后执行1000万次,测量执行耗时。

 场景1:

算术表达式   1000+100.0*99-(600-3*15)/(((68-9)-3)*2-100)+10000%7*71

结果:

测试 耗时(单位:秒)
Aviator 14.0
Groovy 79.6
IKExpression 159.2

 

场景2:
计算逻辑表达式和三元表达式混合: 6.7-100>39.6 ? 5==5? 4+5:6-1 : !(100%3-39.0<27) ? 8*2-199: 100%3

测试结果:

测试 耗时(单位:秒)
Aviator 11.0
Groovy 13.0
IKExpression 168.8

 

场景3:

计算算术表达式和逻辑表达式的混合,带有5个变量的表达式: 

* pi + (d * b - 199/ (1 - d * pi) - (2 + 100 - i / pi) % 99 ==* pi + (d * b - 199/ (1 - d * pi) - (2 + 100 - i / pi) % 99

 变量设定为:

        int i = 100;
        
float pi = 3.14f;
        
double d = -3.9;
        
byte b = (byte4;
        
boolean bool=false;

每次执行前都重新设置这些变量的值。

结果:

测试 耗时(单位:秒)
Aviator 31.2
Groovy 9.7
IKExpression 编译错误

 场景4:

  • Aviator执行 sysdate()
  • groovy执行 new java.util.Date()
  • IKExpression执行 $SYSDATE()

结果:

测试 耗时(单位:秒)
Aviator 22.6
Groovy 13.9
IKExpression 25.4

  原始的测试报告在这里。 

四、结语

     能看到这里,并且感兴趣的朋友请点击项目主页:

http://code.google.com/p/aviator/

  下载地址:

http://code.google.com/p/aviator/downloads/list

 完整的用户手册:

 http://code.google.com/p/aviator/wiki/User_Guide_zh

目前版本仍然是1.0.0-RC,希望更多朋友试用并最终release。有什么疑问或者建议请跟贴。

 

 

 


评论

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2010-06-29 16:48 by jaedong
大虾,这个是你写的吗,你怎么这么有时间啊,拜读源码.

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2010-06-29 18:00 by dennis
@jaedong
是我的作品,感谢关注。

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2010-06-29 19:16 by cd
nice~~I like it

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2010-06-29 20:56 by guest
支持 JDK 1.4?

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2010-06-29 21:00 by guest
@guest

Oh my gosh, no support for jdk 1.4...

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2010-06-29 22:54 by 隔叶黄莺
很不错的,以后我想一定也用得着的。

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2010-06-30 09:20 by @joe
java的scriptEngine同样可以做到。。。。

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2010-06-30 09:20 by @joe
java的scriptEngine同样可以做到。。。。

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2010-06-30 10:13 by Lancelot
用Spring Expression Language就是了(比这个还要更强大),为什么还要用这个???

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2010-06-30 10:22 by dennis
@Lancelot
恩,spring el是个选择,我已经提到,avaitor的定位是 spring el,groovy这样强大的脚本语言与ikexpression这样的简易引擎之间的东西。强大的东西很多功能你用不上,简易的又不能满足要求,这种时候也许可以考虑下aviator。

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2010-06-30 10:23 by dennis
@@joe
script engine的调用也是委托给脚本语言,script engine的性能不怎么样,已有的几个实现来说。如果你用在生产环境的话,基本不靠谱,自己玩玩还行。

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2011-03-24 18:17 by littleJava
mvel也是一款表达式解析器,挺轻量级的

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2011-07-11 00:28 by anvoy
很好用,刚成功应用到一个之前做的项目中,反应良好,继续关注

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2011-09-27 00:50 by saiky
你好,请问aviator能否将execute过程中匹配的变量名字及其值获取?例如你的userguide的例子:
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", 100.3);
env.put("b", 45);
env.put("c", -199.100);
// 执行表达式
Boolean result = (Boolean) compiledExp.execute(env); System.out.println(result);
}

能否获知到底是a、b还是a、c这个变量被使用了,它们的值是多少?多谢
saiky.liu#gmail.com

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2016-07-27 22:35 by welcomezhang
很好用,刚用到最近的一个项目中

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