【Java】Fel计算引擎学习
一、前言
最近的项目中，有一个这种需求，系统中配置很多的公式，每个公式中都会有因子。比如：本金*利息，计算的时候，把这两个因子替换掉，如，100*0.01，然后通过java来计算出结果。
二、实现的方式
为了解决java直接读取字符串，然后进行计算出结果。我总结了以下几种方法：
ScriptEngineManager实现字符串公式灵活计算
Spring 表达式语言之 SpEL 语法
Fel是轻量级的高效的表达式计算引擎
……
三、介绍一下Fel的使用
Fel是轻量级的高效的表达式计算引擎
Fel在源自于企业项目，设计目标是为了满足不断变化的功能需求和性能需求。
Fel是开放的，引擎执行中的多个模块都可以扩展或替换。Fel的执行主要是通过函数实现,运算符(+、-等都是Fel函数），所有这些函数都是可以替换的，扩展函数也非常简单。
Fel有双引擎，同时支持解释执行和编译执行。可以根据性能要求选择执行方式。编译执行就是将表达式编译成字节码（生成java代码和编译模块都是可以扩展和替换的）
Fel有多快？
通常情况下，Fel-0.7每秒可以执行千万次表达式（不包含编译时间）。速度是Jexl-2.0的20倍以上。
目前还没有发现开源的表达式引擎比Fel快。
具体的测试数据请参见http://code.google.com/p/fast-el/wiki/Performance。
为何要使用Fel?
Fel语法和API非常简单，语法与Java基本相同，几乎没有学习成本。
Fel非常快，上面已经做了简单说明。
Fel整个包只有200多KB。
Fel可以非常方便的访问数组、集合、Map的元素和对象的属性。
Fel可以非常方便的调用对象的方法和类方法（如果这些还不够，可以添加自定义函数）。
Fel支持大数值高精度计算
Fel有良好的安全管理功能
如果Fel不能满足你的要求，扩展和修改Fel很简单。
Fel不能做什么？
Fel只支持表达式，不支持脚本。
Fel适用场景：
Fel适合处理海量数据，Fel良好的扩展性可以更好的帮助用户处理数据。
Fel同样适用于其他需要使用表达式引擎的地方（如果工作流、公式计算、数据有效性校验等等）
安装
1：获取Fel
项目主页：http://code.google.com/p/fast-el/ 下载地址：http://code.google.com/p/fast-el/downloads/list
如果是maven项目，可以直接引入依赖：
<dependency>
<groupId>org.eweb4jgroupId>
<artifactId>felartifactId>
<version>0.8version>
dependency>
Fel使用例子：
1：算术表达式：
FelEngine fel = new FelEngineImpl();
Object result = fel.eval("5000*12+7500");
System.out.println(result); 输出结果：67500
2：变量
使用变量，其代码如下所示：
FelContext ctx = fel.getContext();
ctx.set("单价", 5000);
ctx.set("数量", 12);
ctx.set("运费", 7500);
Object result = fel.eval("单价*数量+运费");
System.out.println(result); 输出结果：67500
3：访问对象属性
在Fel中，可能非常方便的访问对象属性，示例代码如下所示
FelEngine fel = new FelEngineImpl();
FelContext ctx = fel.getContext();
Foo foo = new Foo();
ctx.set("foo", foo);
Map m = new HashMap();
m.put("ElName", "fel");
ctx.set("m",m);
//调用foo.getSize()方法。
Object result = fel.eval("foo.size");
//调用foo.isSample()方法。
result = fel.eval("foo.sample");
//foo没有name、getName、isName方法
//foo.name会调用foo.get("name")方法。
result = fel.eval("foo.name");
//m.ElName会调用m.get("ElName");
result = fel.eval("m.ElName"); 4:访问数组、集合、Map
FelEngine fel = new FelEngineImpl();
FelContext ctx = fel.getContext();
//数组
int[] intArray = {1,2,3};
ctx.set("intArray",intArray);
//获取intArray[0]
String exp = "intArray[0]";
System.out.println(exp+"->"+fel.eval(exp));
//List
List list = Arrays.asList(1,2,3);
ctx.set("list",list);
//获取list.get(0)
exp = "list[0]";
System.out.println(exp+"->"+fel.eval(exp));
//集合
Collection coll = Arrays.asList("a","b","c");
ctx.set("coll",coll);
//获取集合最前面的元素。执行结果为"a"
exp = "coll[0]";
System.out.println(exp+"->"+fel.eval(exp));
//迭代器
Iterator iterator = coll.iterator();
ctx.set("iterator", iterator);
//获取迭代器最前面的元素。执行结果为"a"
exp = "iterator[0]";
System.out.println(exp+"->"+fel.eval(exp));
//Map
Map m = new HashMap();
m.put("name", "HashMap");
ctx.set("map",m);
exp = "map.name";
System.out.println(exp+"->"+fel.eval(exp));
//多维数组
int[][] intArrays= {{11,12},{21,22}};
ctx.set("intArrays",intArrays);
exp = "intArrays[0][0]";
System.out.println(exp+"->"+fel.eval(exp));
//多维综合体，支持数组、集合的任意组合。
List<int[]> listArray = new ArrayList<int[]>();
listArray.add(new int[]{1,2,3});
listArray.add(new int[]{4,5,6});
ctx.set("listArray",listArray);
exp = "listArray[0][0]";
System.out.println(exp+"->"+fel.eval(exp)); 5:调用JAVA方法
FelEngine fel = new FelEngineImpl();
FelContext ctx = fel.getContext();
ctx.set("out", System.out);
fel.eval("out.println('Hello Everybody'.substring(6))"); 输出结果：Everybody
6:自定义上下文环境
//负责提供气象服务的上下文环境
FelContext ctx = new AbstractConetxt() {
public Object get(Object name) {
if("天气".equals(name)){
return "晴";
}
if("温度".equals(name)){
return 25;
}
return null;
}
};
FelEngine fel = new FelEngineImpl(ctx);
Object eval = fel.eval("'天气:'+天气+';温度:'+温度");
System.out.println(eval); 输出结果：天气:晴;温度:25
7:多层上下文环境（命名空间）
FelEngine fel = new FelEngineImpl();
String costStr = "成本";
String priceStr="价格";
FelContext baseCtx = fel.getContext();
//父级上下文中设置成本和价格
baseCtx.set(costStr, 50);
baseCtx.set(priceStr,100);
String exp = priceStr+"-"+costStr;
Object baseCost = fel.eval(exp);
System.out.println("期望利润：" + baseCost);
FelContext ctx = new ContextChain(baseCtx, new MapContext());
//通货膨胀导致成本增加（子级上下文 中设置成本，会覆盖父级上下文中的成本）
ctx.set(costStr,50+20 );
Object allCost = fel.eval(exp, ctx);
System.out.println("实际利润：" + allCost); 输出结果：
期望利润：50
实际利润：30
8:编译执行
FelEngine fel = new FelEngineImpl();
FelContext ctx = fel.getContext();
ctx.set("单价", 5000);
ctx.set("数量", 12);
ctx.set("运费", 7500);
Expression exp = fel.compile("单价*数量+运费",ctx);
Object result = exp.eval(ctx);
System.out.println(result); 执行结果：67500
备注：适合处理海量数据，编译执行的速度基本与Java字节码执行速度一样快。
9:自定义函数
//定义hello函数
Function fun = new CommonFunction() {
public String getName() {
return "hello";
}
/*
* 调用hello("xxx")时执行的代码
*/
@Override
public Object call(Object[] arguments) {
Object msg = null;
if(arguments!= null && arguments.length>0){
msg = arguments[0];
}
return ObjectUtils.toString(msg);
}
};
FelEngine e = new FelEngineImpl();
//添加函数到引擎中。
e.addFun(fun);
String exp = "hello('fel')";
//解释执行
Object eval = e.eval(exp);
System.out.println("hello "+eval);
//编译执行
Expression compile = e.compile(exp, null);
eval = compile.eval(null);
System.out.println("hello "+eval); 执行结果：
hello fel hello fel
10:调用静态方法，自定义函数
如果你觉得上面的自定义函数也麻烦，Fel提供的 函数可以方便的调用工具类的方法熟悉jQuery的朋友肯定知道" 函 数 可 以 方 便 的 调 用 工 具 类 的 方 法 熟 悉 j Q u e r y 的 朋 友 肯 定 知 道 " ”函数的威力。Fel东施效颦，也实现了一个”$”函数,其作用是获取class和创建对象。结合点操作符，可以轻易的调用工具类或对象的方法。
//调用Math.min(1,2)
FelEngine.instance.eval("$('Math').min(1,2)");
//调用new Foo().toString();
FelEngine.instance.eval("$('com.greenpineyu.test.Foo.new').toString());通过”$(‘class’).method”形式的语法，就可以调用任何等三方类包（commons lang等）及自定义工具类的方法，也可以创建对象，调用对象的方法。如果有需要，还可以直接注册Java Method到函数管理器中。
11 大数值计算（始于0.9版本）
Fel发布后，有些网友希望提供大数值计算功能，于是，大数值计算功能就有了。例子如下：
FelEngine fel = FelBuilder.bigNumberEngine();
String input = "111111111111111111111111111111+22222222222222222222222222222222";
Object value = fel.eval(input);
Object compileValue = fel.compile(input, fel.getContext()).eval(fel.getContext());
System.out.println("大数值计算（解释执行）:" + value);
System.out.println("大数值计算（编译执行）:" + compileValue);由上例子可以看出，大数值计算引擎和常规计算引擎在使用方法是相同的。如果表达式数值比较大，要求精度高，可使用大数值计算引擎。不足之处是效率没有常规计算引擎高。
安全（始于0.8版本）
为了防止出现“${‘System’}.exit(1)”这样的表达式导致系统崩溃。Fel加入了安全管理器，主要是对方法访问进行控制。安全管理器中通过允许访问的方法列表（白名单）和禁止访问的方法列表（黑名单）来控制方法访问。将”java.lang.System. * “加入到黑名单，表示System类的所有方法都不能访问。将”java.lang.Math. * “加入白名单，表示只能访问Math类中的方法。如果你不喜欢这个安全管理器，可以自己开发一个，非常简单，只需要实现一个方法就可以了。
四、小结
通过使用，在项目中解决了计算费用，计算自定义函数等功能。因为在项目中公式中有自定义的函数，所以需要进行费用的计算。