规则引擎--QLExpress：普通表达式的运行

QLExpress

github: https://github.com/alibaba/QLExpress

优点：

1. 线程安全，引擎运算过程中的产生的临时变量都是threadlocal类型。
2. 高效执行，比较耗时的脚本编译过程可以缓存在本地机器，运行时的临时变量创建采用了缓冲池的技术，和groovy性能相当。
3. 弱类型脚本语言，和groovy，javascript语法类似，虽然比强类型脚本语言要慢一些，但是使业务的灵活度大大增强。
4. 安全控制,可以通过设置相关运行参数，预防死循环、高危系统api调用等情况。
5. 代码精简，依赖最小，250k的jar包适合所有java的运行环境，在android系统的低端pos机也得到广泛运用。
6. 支持高精度计算
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   原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_37590206/article/details/108344988

运行架构图：

普通表达式执行

@Test
public void testDemo() throws Exception {
    String express = "10 * 10 + 1 + 2 * 3 + 5 * 2";
    ExpressRunner runner = new ExpressRunner();
    Object r = runner.execute(express, null, null, false, false);
    Assert.assertTrue("表达式计算", r.toString().equalsIgnoreCase("117"));
    System.out.println("表达式计算：" + express + " = " + r);
}

debug:

解析并转化为ExpressNode

语法解析,得到如下的语法树

即10 * 10 + 1 + 2 * 3 + 5 * 2转化为类似后缀表达式(逆波兰式): 10 10 * 1 + 2 3 * + 5 2 * +

1:   STAT_BLOCK:STAT_BLOCK                                                         	STAT_BLOCK
2:      STAT_SEMICOLON:STAT_SEMICOLON	STAT_SEMICOLON
3:         +:+	+
4:            +:+	+
5:               +:+	+
6:                  *:*	*
7:                     10:CONST_INTEGER	CONST
7:                     10:CONST_INTEGER	CONST
6:                  1:CONST_INTEGER	CONST
5:               *:*	*
6:                  2:CONST_INTEGER	CONST
6:                  3:CONST_INTEGER	CONST
4:            *:*	*
5:               5:CONST_INTEGER	CONST
5:               2:CONST_INTEGER	CONST

根据 ExpressNode 树生成指令树

即按照后缀表达式(逆波兰式): 10 10 * 1 + 2 3 * + 5 2 * + 执行

1:LoadData 10
2:LoadData 10
3:OP : * OPNUMBER[2]
4:LoadData 1
5:OP : + OPNUMBER[2]
6:LoadData 2
7:LoadData 3
8:OP : * OPNUMBER[2]
9:OP : + OPNUMBER[2]
10:LoadData 5
11:LoadData 2
12:OP : * OPNUMBER[2]
13:OP : + OPNUMBER[2]

执行指令树得到结果

private Object executeReentrant(InstructionSet sets, IExpressContext<String, Object> iExpressContext,
       List<String> errorList, boolean isTrace, boolean isCatchException) throws Exception {
       try {
           int reentrantCount = threadReentrantCount.get() + 1;
           threadReentrantCount.set(reentrantCount);

           return reentrantCount > 1 ?
               // 线程重入
               InstructionSetRunner.execute(this, sets, this.loader, iExpressContext, errorList, isTrace,
                   isCatchException, true, false) :
               InstructionSetRunner.executeOuter(this, sets, this.loader, iExpressContext, errorList, isTrace,
                   isCatchException, false);
       } finally {
           threadReentrantCount.set(threadReentrantCount.get() - 1);
       }
   }

得到结果，具体执行过程是

InstructionConstData 的指令执行

 @Override
    public void execute(RunEnvironment environment, List<String> errorList) throws Exception {
        environment.push(this.operateData);
        environment.programPointAddOne();
    }

com.ql.util.express.RunEnvironment#push

public void push(OperateData data) {
       this.point++;
       if (this.point >= this.dataContainer.length) {
           ensureCapacity(this.point + 1);
       }
       this.dataContainer[point] = data;
   }

添加操作数

InstructionOperator的指令执行

com.ql.util.express.instruction.detail.InstructionOperator#execute

按照特定指令，取数执行

 @Override
    public void execute(RunEnvironment environment, List<String> errorList) throws Exception {
        InstructionSetContext instructionSetContext = environment.getContext();
        ArraySwap parameters = environment.popArray(this.opDataNumber);
        try {
            OperateData result = this.operator.execute(instructionSetContext, parameters, errorList);
            environment.push(result);
            environment.programPointAddOne();
        } catch (QLException e) {
            throw new QLException(getExceptionPrefix(), e);
        } catch (Throwable t) {
            throw new QLBizException(getExceptionPrefix(), t);
        }
    }

最后得到结果

com.ql.util.express.InstructionSetRunner#execute

特别说明：代码执行过程中会有各种缓存，避免指令的重复生成，可提高运行效率

再看一个in表达式设置参数的执行

  @Test
    public void testOperatorIn() throws Exception {
        String express1 = "2 in (2, 3) ";
        String express2 = "2 in a";
        String express3 = "2 in b";

        ExpressRunner runner = new ExpressRunner(true, true);
        DefaultContext<String, Object> context = new DefaultContext<>();
        int[] a = {1, 2, 3};
        context.put("a", a);
        List<Integer> b = new ArrayList<>();
        b.add(2);
        b.add(3);

        context.put("b", b);
        System.out.println(runner.execute(express1, context, null, false, false));
        System.out.println(runner.execute(express2, context, null, false, false));
        System.out.println(runner.execute(express3, context, null, false, false));
    }

对于表达式"2 in b" 解析为的语法树

1:   STAT_BLOCK:STAT_BLOCK                                                         	STAT_BLOCK
2:      STAT_SEMICOLON:STAT_SEMICOLON	STAT_SEMICOLON
3:         in:in	in
4:            2:CONST_INTEGER	CONST
4:            b:ID	ID

执行指令：

在执行in操作符时候,

获取b参数则调用com.ql.util.express.instruction.opdata.OperateDataAttr#getObjectInner， 从context中获取值：

最后正确执行in指令，得到结果