简单高效的轻量级表达式引擎：Aviator

前言

Aviator 是一个高性能、、轻量级的表达式引擎，支持表达式动态求值。其设计目标为轻量级和高性能，相比于 Groovy 和 JRuby 的笨重，Aviator 就显得更加的小巧。与其他的轻量级表达式引擎不同，其他的轻量级表达式引擎基本都是通过解释代码的方式来运行，而 Aviator 则是直接将表达式编译成Java字节码，交给JVM来运行。

使用方式

引入依赖

<dependency>
    <groupId>com.googlecode.aviator</groupId>
    <artifactId>aviator</artifactId>
    <version>${version}</version>
</dependency>

简单使用

在 Aviator 中，我们可以直接定义一个常量表达式来让 Aviator 执行，下面我们通过一个简单的小案例来熟悉一下 Aviator

import com.googlecode.aviator.AviatorEvaluator;
import org.junit.jupiter.api.Test;

@Test
void simpleTest(){
  String expression = "3 + 2 * 6";
  Object result = AviatorEvaluator.execute(expression);
  System.out.println(result);
}

可以看到我们成功运行，且结果就是我们预期的15。

变量表达式

在用过了常量表达式后，我们还可以通过声明变量的形式来实现表达式的运行。

import com.googlecode.aviator.AviatorEvaluator;
import org.junit.jupiter.api.Test;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

@Test
void variableTest(){
  // 1.定义变量
  Map<String, Object> map = new HashMap<>();
  map.put("name", "张三");
  map.put("job", "程序员");

  // 2.定义表达式
  String exp = "'你好，我是'+ name + '，我的职业是' + job + '，很高兴认识你'";
  
  // 3.使用Aviator执行表达式
  Object result = AviatorEvaluator.execute(exp, map);

  // 4.输出结果
  System.out.println(result);
  
}

需要注意的是：在书写表达式的时候，格式跟在Java中书写相差不大。由于我们是在字符串中书写的表达式，需要注意 表达式中的字符串也要用单引号包裹起来，否则 Aviator 会将你的字符串判定为一个变量，然后去变量map中去寻找，当找不到的时候就会报错。

自定义函数

在见识过以上两种使用方式后，Aviator 还支持以自定义函数的形式来执行表达式

import com.googlecode.aviator.runtime.function.AbstractFunction;
import com.googlecode.aviator.runtime.type.AviatorLong;
import com.googlecode.aviator.AviatorEvaluator;
import com.googlecode.aviator.runtime.function.AbstractFunction;
import com.googlecode.aviator.runtime.type.AviatorObject;

import org.junit.jupiter.api.Test;

class CustomFunction extends AbstractFunction{
  @Override
    public String getName() {
      return "customFunc";
    }

  @Override
  public AviatorObject call(Map<String, Object> env, AviatorObject arg1, AviatorObject arg2) {
    Number num1 = arg1.numberValue(env);
    Number num2 = arg2.numberValue(env);
    Long sum = num1.longValue() + num2.longValue();
    return AviatorLong.valueOf(sum);
  }

  @Test
  void customFuncTest(){
    // 将自定义函数注册到Aviator中
    AviatorEvaluator.addFunction(new CustomFunction());

    // 执行
    Long result = (Long) AviatorEvaluator.execute("customFunc(50,20)");

    // 输出结果
    System.out.println(result);
  }
}

我们声明完自定义函数后，需要先注册到 Aviator 中之后才能使用，同时我们也可以发现，自定义函数中也是调用的 AviatorEvaluator.execute() 方法，那么就说明调用自定义函数时也是可以做动态变量传值的，如下：

import com.googlecode.aviator.runtime.function.AbstractFunction;
import com.googlecode.aviator.runtime.type.AviatorLong;
import com.googlecode.aviator.AviatorEvaluator;
import com.googlecode.aviator.runtime.function.AbstractFunction;
import com.googlecode.aviator.runtime.type.AviatorObject;

import org.junit.jupiter.api.Test;

class CustomFunction extends AbstractFunction{
  @Override
    public String getName() {
      return "customFunc";
    }

  @Override
  public AviatorObject call(Map<String, Object> env, AviatorObject arg1, AviatorObject arg2) {
    Number num1 = arg1.numberValue(env);
    Number num2 = arg2.numberValue(env);
    Long sum = num1.longValue() + num2.longValue();
    return AviatorLong.valueOf(sum);
  }

  @Test
  void customFuncTest(){
    // 声明变量
    Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    map.put("a", 50);
    map.put("b", 20);
    // 将自定义函数注册到Aviator中
    AviatorEvaluator.addFunction(new CustomFunction());

    // 执行
    Long result = (Long) AviatorEvaluator.execute("customFunc(a,b)", map);

    // 输出结果
    System.out.println(result);
  }
}

应用案例

既然学习完了上面三种使用方式，那我们就可以来找个简单的应用案例实操一下了。

假如我们做了一个OA系统，员工每完成一个项目会积累一定的积分，积分可以用来兑换一些公司内自定的奖品，公式我们暂定为：[(总数 * num + 已完成项目数量 * 0.5 -未完成项目数量 * 0.5)/总数] * 10 ，其中 num 的值是根据项目总数变化的，具体公式为(总数去除个位数) / 1000 + 0.9，并且这个公式可能在之后的场景里会改变，有了场景我们就来具体实现一下。

建表

首先我们要先建个表来存放我们的公式。

/*
 Navicat Premium Data Transfer

 Source Server         : localhost
 Source Server Type    : MySQL
 Source Server Version : 80032 (8.0.32)
 Source Host           : localhost:3306
 Source Schema         : study

 Target Server Type    : MySQL
 Target Server Version : 80032 (8.0.32)
 File Encoding         : 65001

 Date: 22/07/2023 14:31:01
*/

SET NAMES utf8mb4;
SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 0;

-- ----------------------------
-- Table structure for aviator_expression
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `aviator_expression`;
CREATE TABLE `aviator_expression`  (
  `var_id` int NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '表达式id',
  `var_name` varchar(50) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '表达式名称',
  `expression` text CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL COMMENT '表达式',
  `create_user_id` int NULL DEFAULT NULL COMMENT '创建用户id',
  `create_user_name` varchar(30) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '创建用户名称',
  `create_time` datetime NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
  `update_user_id` int NULL DEFAULT NULL COMMENT '最后修改用户id',
  `update_user_name` varchar(30) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '最后修改用户名称',
  `update_time` datetime NULL DEFAULT NULL COMMENT '最后修改时间',
  PRIMARY KEY (`var_id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 3 CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_0900_ai_ci ROW_FORMAT = Dynamic;

-- ----------------------------
-- Records of aviator_expression
-- ----------------------------
INSERT INTO `aviator_expression` VALUES (1, '计算个人积分', '(total * double(num) + completedNum * 0.5 - unFinishedNum * 0.5) * 10', 0, '超级管理员', '2023-07-22 11:00:48', NULL, NULL, NULL);
INSERT INTO `aviator_expression` VALUES (2, '计算个人积分子项', 'totalInt / 1000 + 0.9', 0, '超级管理员', '2023-07-22 14:30:48', NULL, NULL, NULL);

-- ----------------------------
-- Table structure for employee_project
-- ----------------------------
DROP TABLE IF EXISTS `employee_project`;
CREATE TABLE `employee_project`  (
  `emp_id` int NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '员工id',
  `name` varchar(50) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci NULL DEFAULT NULL COMMENT '员工名称',
  `total` int NULL DEFAULT NULL COMMENT '项目总数',
  `completed_num` int NULL DEFAULT NULL COMMENT '已完成项目数量',
  `unFinished_num` int NULL DEFAULT NULL COMMENT '未完成项目数量',
  PRIMARY KEY (`emp_id`) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 4 CHARACTER SET = utf8mb4 COLLATE = utf8mb4_0900_ai_ci ROW_FORMAT = Dynamic;

-- ----------------------------
-- Records of employee_project
-- ----------------------------
INSERT INTO `employee_project` VALUES (1, '张三', 9, 7, 2);
INSERT INTO `employee_project` VALUES (2, '李四', 10, 9, 1);
INSERT INTO `employee_project` VALUES (3, '王五', 23, 20, 3);

SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 1;

实现

Controller

import com.aviator.service.AviatorExpressionService;
import com.aviator.vo.PerformanceVo;
import lombok.RequiredArgsConstructor;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.List;

/**
 * @author Bummon
 * @description
 * @date 2023-07-22 14:32
 */
@RestController
@RequiredArgsConstructor
@RequestMapping("/performance")
public class PerformanceController {

    private final AviatorExpressionService expressionService;

    @GetMapping("/calculate")
    public List<PerformanceVo> calculatePerformance() {
        return expressionService.calculatePerformance();
    }

}

Service

import com.aviator.entity.AviatorExpression;
import com.aviator.vo.PerformanceVo;
import com.baomidou.mybatisplus.extension.service.IService;

import java.util.List;

/**
 * @author Bummon
 * @description 针对表【aviator_expression】的数据库操作Service
 * @createDate 2023-07-22 14:32:24
 */
public interface AviatorExpressionService extends IService<AviatorExpression> {

    /**
     * @return {@link List< PerformanceVo>}
     * @date 2023-07-22 14:36
     * @author Bummon
     * @description 计算绩效
     */
    List<PerformanceVo> calculatePerformance();

}

ServiceImpl

import cn.hutool.core.bean.BeanUtil;
import com.aviator.entity.EmployeeProject;
import com.aviator.service.EmployeeProjectService;
import com.aviator.vo.PerformanceVo;
import com.baomidou.mybatisplus.core.toolkit.Wrappers;
import com.baomidou.mybatisplus.extension.service.impl.ServiceImpl;
import com.googlecode.aviator.AviatorEvaluator;
import lombok.RequiredArgsConstructor;
import com.aviator.entity.AviatorExpression;
import com.aviator.service.AviatorExpressionService;
import com.aviator.mapper.AviatorExpressionMapper;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.text.DecimalFormat;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

/**
 * @author Bummon
 * @description 针对表【aviator_expression】的数据库操作Service实现
 * @createDate 2023-07-22 14:32:24
 */
@Service
@RequiredArgsConstructor
public class AviatorExpressionServiceImpl extends ServiceImpl<AviatorExpressionMapper, AviatorExpression>
        implements AviatorExpressionService {

    private final EmployeeProjectService employeeProjectService;

    @Override
    public List<PerformanceVo> calculatePerformance() {
        //员工项目完成项目情况列表
        List<EmployeeProject> employeeProjectList = employeeProjectService.list();
        List<PerformanceVo> performanceList = BeanUtil.copyToList(employeeProjectList, PerformanceVo.class);
        //计算绩效公式
        AviatorExpression performanceExp = this.getOne(Wrappers.lambdaQuery(AviatorExpression.class)
                .eq(AviatorExpression::getVarName, "团队积分计算"));
        //绩效子项计算
        AviatorExpression performanceChildExp = this.getOne(Wrappers.lambdaQuery(AviatorExpression.class)
                .eq(AviatorExpression::getVarName, "计算团队积分子项"));
        performanceList.forEach(any -> {
            //利用int向下取整的特性去除整数最后一位
            int totalInt = any.getTotal() / 10;
            Map<String, Object> map = new HashMap<>();
            map.put("totalInt", totalInt);
            //计算绩效子项
            Double num = (Double) AviatorEvaluator.execute(performanceChildExp.getExpression(), map);
            //计算绩效，并保留一位小数
            Map<String, Object> paramMap = BeanUtil.beanToMap(any);
            paramMap.put("num", num);
            Double doublePerformance = (Double) AviatorEvaluator.execute(performanceExp.getExpression(), paramMap);
            DecimalFormat df = new DecimalFormat("#.#");
            String performance = df.format(doublePerformance);
            any.setPerformance(performance);
        });
        return performanceList;
    }
}

由于num在传入的时候数据类型为String 类型，但是 Aviator 对数据类型要求比较严格，所以我们要在表达式里面将num 转为 double 类型。

总结

我们一共学习了 Aviator 的三种用法：简单表达式、变量表达式 和 自定义函数。
同时也通过一个简单的小案例供大家学习参考，大家也可以根据实际应用场景的不同来自行更改实现方式。

至此教程就结束啦，感谢大家的关注。