Java各种规则引擎
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一、规则引擎使用场景：
- 用于页面，流程，扩展点实现的选择；输出结果：实现的位置；
- 编排无数的条件积木和行为积木，达到业务逻辑计算，券库存消减的目的；输出结果：商品重计算后的价格；
- 通过订单，售后单，会员等信息编排和判断，达到多因子决策给出最佳答案的效果；输出结果：响应式回答/营销推荐，也或分步骤完成某类表单（售后申请，或工单提交）；
- 过订单消息的触发，和商业化协议的元数据输入，形成结构化的计费记录；输出结果：计费凭证；
业务配置-条件积木，以及应用的授权逻辑，都有非常多的规则管理，由于业务的变化大，需求迭代快，需要不断的嵌套规则，硬编码开发。基于业务需要，希望能建立规则引擎，将规则代码从业务中抽离出来，降低规则迭代成本，降低if else等的规则嵌套，增强代码的维护性和复用性。开发人员不用过多的关注逻辑判断，可以专注与逻辑处理。
有很多规则，如校验是通过if else逻辑硬编码完成，商品目前支持电商、零售等业务部门，无非就是两种情况：一种是商品领域模型的变更，还有一种是规则的变更。可以说，支撑上层业务，业务规则占了需求的半边天。
通用的业务规则引擎，不和自己的业务藕合，提供一个通用的规则引擎是可行的。
二、什么是规则引擎
规则引擎是一种嵌入在应用程序中的组件，实现了将业务决策从应用程序代码中分离出来，并使用预定义的语义模块编写业务决策。接受数据输入，解释业务规则，并根据业务规则做出业务决策。
规则本质上是一个函数，如y=f(x1,x2,..,xn)
规则引擎由三部分
- 事实（Fact）：就是用户输入的已经事实，可以理解为推理前的已知对象。
- LHS(Left Hand Side)：可以理解为规则执行需要满足的条件。
- RHS(Right Hand Sike)：可以理解为规则执行后的返回对象。
两个重要模块：
- 规则管理：可以理解为逻辑上管理规则，主要涉及规则、事实对象和规则集三个实体。涉及到规则变更时，最好对规则加个版本，可通过规则版本控制，可以平滑灰度地方式改变规则，也便于更有信心在测试规则正确性。
- 规则执行：通过规则库数据，通过规则引擎的规则解析、规则编译将可执行代码缓存起来，避免每次和DB交互，然后每次规则的变更也通过ZK或者DCC实时通知给规则执行器。规则执行器的实现方式，可以多种多样，不依赖于规则库的存储方式，可以根据需求，选用Drools、Aviator等第三方引擎，甚至可以基于ANTLR定制。
三、实践总结
实践出真理。调研了一些 Java 的规则引擎框架：
- drools比较重，适合风控金融，反欺诈。Avator、Fel、QLExpress 等不太适合搜索路由场景
- 用基于 Apollo 或者 grovvy脚本等实现引擎，配置路由规则到 apollo 或者 脚本即可。
如果是简单的场景，我们只要定义好关键条件 key ，命中 key ，返回 key 对应的 result 即可。
如果复杂金融场景，drools 比较合适。
比如一个搜索场景，按照优先级由上到下：
- 如果带了某个店铺ID，路由到店铺分片的搜索索引
- 如果带了某个买家ID，路由到买家分片的搜索索引
- 如果状态是热状态，路由到热状态索引
- 如果...
这种简单的，就用 apollo 定义好关键条件 json ，匹配即可。
一. Drools规则引擎
- 简介：
Drools就是为了解决业务代码和业务规则分离的引擎。
Drools 规则是在 Java 应用程序上运行的，其要执行的步骤顺序由代码确定
，为了实现这一点，Drools 规则引擎将业务规则转换成执行树。
- 特性：
优点：
1、简化系统架构，优化应用
2、提高系统的可维护性和维护成本
3、方便系统的整合
4、减少编写“硬代码”业务规则的成本和风险
3.原理：
Drools.png
- 使用方式：
(1)Maven 依赖：
org.kie
kie-api
6.5.0.Final
org.drools
drools-compiler
6.5.0.Final
runtime
junit
junit
4.12
（2）新建配置文件/src/resources/META-INF/kmodule.xml
（3）新建drools规则文件/src/resources/rules/age.drl
import com.lrq.wechatDemo.domain.User // 导入类
dialect "mvel"
rule "age" // 规则名，唯一
when
$user : User(age<15 || age>60) //规则的条件部分
then
System.out.println("年龄不符合要求！");
end
工程搭建完毕，效果如图：
项目结构.png
测试用例：
/**
* CreateBy: haleyliu
* CreateDate: 2018/12/26
*/
@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
@ContextConfiguration(locations = {"classpath*:applicationContext.xml"})
public class TestUser {
private static KieContainer container = null;
private KieSession statefulKieSession = null;
@Test
public void test(){
KieServices kieServices = KieServices.Factory.get();
container = kieServices.getKieClasspathContainer();
statefulKieSession = container.newKieSession("myAgeSession");
User user = new User("duval yang",12);
statefulKieSession.insert(user);
statefulKieSession.fireAllRules();
statefulKieSession.dispose();
}
}
二.Aviator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。
- 特性：
（1）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、
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。
（2）支持函数调用和自定义函数。
（3）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。
（4）支持传入变量，支持类似a.b.c的嵌套变量访问。
（5）性能优秀。
（6）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。没有位运算符
-
整体结构：
整体结构.png
-
maven依赖：
com.googlecode.aviator
aviator
${aviator.version}
- 执行方式
执行表达式的方法有两个：execute()、exec();
execute()，需要传递Map格式参数
exec(),不需要传递Map
示例：
/**
* CreateBy: haleyliu
* CreateDate: 2018/12/25
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// exec执行方式，无需传递Map格式
String age = "18";
System.out.println(AviatorEvaluator.exec("'His age is '+ age +'!'", age));
// execute执行方式，需传递Map格式
Map map = new HashMap();
map.put("age", "18");
System.out.println(AviatorEvaluator.execute("'His age is '+ age +'!'",
map));
}
}
-
使用函数
Aviator可以使用两种函数：内置函数、自定义函数
（1）内置函数
Aviator内置函数.png
Aviator内置函数.png
/**
* CreateBy: haleyliu
* CreateDate: 2018/12/25
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Map map = new HashMap<>();
map.put("s1","123qwer");
map.put("s2","123");
System.out.println(AviatorEvaluator.execute("string.startsWith(s1,s2)",map));
}
}
（2）自定义函数
自定义函数要继承AbstractFunction类，重写目标方法。
/**
* CreateBy: haleyliu
* CreateDate: 2018/12/25
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 注册自定义函数
AviatorEvaluator.addFunction(new MultiplyFunction());
// 方式1
System.out.println(AviatorEvaluator.execute("multiply(12.23, -2.3)"));
// 方式2
Map params = new HashMap<>();
params.put("a", 12.23);
params.put("b", -2.3);
System.out.println(AviatorEvaluator.execute("multiply(a, b)", params));
}
}
class MultiplyFunction extends AbstractFunction{
@Override
public AviatorObject call(Map env, AviatorObject arg1, AviatorObject arg2) {
double num1 = FunctionUtils.getNumberValue(arg1, env).doubleValue();
double num2 = FunctionUtils.getNumberValue(arg2, env).doubleValue();
return new AviatorDouble(num1 * num2);
}
@Override
public String getName() {
return "multiply";
}
}
-
常用操作符的使用
（1）操作符列表
操作符列表.png
（2）常量和变量
常量和变量.png
（3）编译表达式
/**
* CreateBy: haleyliu
* CreateDate: 2018/12/25
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
String expression = "a+(b-c)>100";
// 编译表达式
Expression compiledExp = AviatorEvaluator.compile(expression);
Map env = new HashMap<>();
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);
}
}
(4) 访问数组和集合
List和数组用list[0]和array[0]，Map用map.date
/**
* CreateBy: haleyliu
* CreateDate: 2018/12/25
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
final List list = new ArrayList<>();
list.add("hello");
list.add(" world");
final int[] array = new int[3];
array[0] = 0;
array[1] = 1;
array[2] = 3;
final Map map = new HashMap<>();
map.put("date", new Date());
Map env = new HashMap<>();
env.put("list", list);
env.put("array", array);
env.put("map", map);
System.out.println(AviatorEvaluator.execute(
"list[0]+':'+array[0]+':'+'today is '+map.date", env));
}
}
（5） 三元比较符
/**
* CreateBy: haleyliu
* CreateDate: 2018/12/25
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Map env = new HashMap();
env.put("a", -5);
String result = (String) AviatorEvaluator.execute("a>0? 'yes':'no'", env);
System.out.println(result);
}
}
(6) 正则表达式匹配
/**
* CreateBy: haleyliu
* CreateDate: 2018/12/25
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
String email = "[email protected]";
Map env = new HashMap();
env.put("email", email);
String username = (String) AviatorEvaluator.execute("email=~/([\\w0-8]+)@\\w+[\\.\\w+]+/ ? $1 : 'unknow' ", env);
System.out.println(username);
}
}
(7) 变量的语法糖衣
/**
* CreateBy: haleyliu
* CreateDate: 2018/12/25
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
User user = new User(1,"jack","18");
Map env = new HashMap<>();
env.put("user", user);
String result = (String) AviatorEvaluator.execute(" '[user id='+ user.id + ',name='+user.name + ',age=' +user.age +']' ", env);
System.out.println(result);
}
}
/**
* CreateBy: haleyliu
* CreateDate: 2018/12/25
*/
public class User {
private int id;
private String name;
private String age;
public User() {
}
public User(int id, String name, String age) {
this.id = id;
this.name = name;
this.age = age;
}
public int getId() {
return id;
}
public void setId(int id) {
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getAge() {
return age;
}
public void setAge(String age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"id=" + id +
", name='" + name + '\'' +
", age='" + age + '\'' +
'}';
}
}
(8) nil对象[任何对象都比nil大除了nil本身]
nil是Aviator内置的常量，类似java中的null，表示空的值。nil跟null不同的在
于，在java中null只能使用在==、!=的比较运算符，而nil还可以使用>、>=、
<、<=等比较运算符。Aviator规定，[任何对象都比nil大除了nil本身]。用户传入
的变量如果为null，将自动以nil替代。
AviatorEvaluator.execute("nil == nil"); //true
AviatorEvaluator.execute(" 3> nil"); //true
AviatorEvaluator.execute(" true!= nil"); //true
AviatorEvaluator.execute(" ' '>nil "); //true
AviatorEvaluator.execute(" a==nil "); //true,a is null
nil与String相加的时候，跟java一样显示为null
(9) 日期比较
/**
* CreateBy: haleyliu
* CreateDate: 2018/12/25
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Map env = new HashMap();
final Date date = new Date();
String dateStr = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss:SS").format(date);
env.put("date", date);
env.put("dateStr", dateStr);
Boolean result = (Boolean) AviatorEvaluator.execute("date==dateStr",
env);
System.out.println(result);
result = (Boolean) AviatorEvaluator.execute("date > '2009-12-20
00:00:00:00' ", env);
System.out.println(result);
result = (Boolean) AviatorEvaluator.execute("date < '2200-12-20
00:00:00:00' ", env);
System.out.println(result);
result = (Boolean) AviatorEvaluator.execute("date ==date ", env);
System.out.println(result);
}
}
(10) 语法手册
数据类型
-
Number类型：数字类型，支持两种类型，分别对应Java的Long和Double，也就是说任何整数都将被转换为Long，而任何浮点数都将被转换为Double，包括用户传入的数值也是如此转换。不支持科学计数法，仅支持十进制。如-1、100、2.3等。
-
String类型： 字符串类型，单引号或者双引号括起来的文本串，如'hello world'，变量如果传入的是String或者Character也将转为String类型。
-
Bool类型： 常量true和false，表示真值和假值，与java的Boolean.TRUE和Boolean.False对应。
-
Pattern类型： 类似Ruby、perl的正则表达式，以//括起来的字符串，如//d+/，内部实现为java.util.Pattern。
-
变量类型： 与Java的变量命名规则相同，变量的值由用户传入，如"a"、"b"等
-
nil类型: 常量nil,类似java中的null，但是nil比较特殊，nil不仅可以参与==、!=的比较，也可以参与>、>=、<、<=的比较，Aviator规定任何类型都n大于nil除了nil本身，nil==nil返回true。用户传入的变量值如果为null，那么也将作为nil处理，nil打印为null。
算术运算符
Aviator支持常见的算术运算符，包括+ - / % 五个二元运算符，和一元运算符"-"。其中 - / %和一元的"-"仅能作用于Number类型。
"+"不仅能用于Number类型，还可以用于String的相加，或者字符串与其他对象的相加。Aviator规定，任何类型与String相加，结果为String。
逻辑运算符
Avaitor的支持的逻辑运算符包括，一元否定运算符"!"，以及逻辑与的"&&"，逻辑或的"||"。逻辑运算符的操作数只能为Boolean。
关系运算符
Aviator支持的关系运算符包括"<" "<=" ">" ">=" 以及"=="和"!=" 。
&&和||都执行短路规则。
关系运算符可以作用于Number之间、String之间、Pattern之间、Boolean之间、变量之间以及其他类型与nil之间的关系比较，不同类型除了nil之外不能相互比较。
Aviator规定任何对象都比nil大除了nil之外。
匹配运算符
匹配运算符"=~"用于String和Pattern的匹配，它的左操作数必须为String，右操作数必须为Pattern。匹配成功后，Pattern的分组将存于变量$num，num为分组索引。
三元运算符
Aviator没有提供if else语句，但是提供了三元运算符 "?:"，形式为 bool ? exp1: exp2。 其中bool必须为结果为Boolean类型的表达式，而exp1和exp2可以为任何合法的Aviator表达式，并且不要求exp1和exp2返回的结果类型一致。
- 两种模式
默认AviatorEvaluator以编译速度优先：
AviatorEvaluator.setOptimize(AviatorEvaluator.COMPILE);
你可以修改为运行速度优先，这会做更多的编译优化：
AviatorEvaluator.setOptimize(AviatorEvaluator.EVAL);
三.MVEL表达式解析器
1.简介 ：
MVEL在很大程度上受到Java语法的启发，作为一个表达式语言，也有一些根本
的区别，旨在更高的效率，例如：直接支持集合、数组和字符串匹配等操作以
及正则表达式。 MVEL用于执行使用Java语法编写的表达式。
2.特性：
MVEL是一个功能强大的基于Java应用程序的表达式语言。
目前最新的版本是2.0，具有以下特性：
(1). 动态JIT优化器。当负载超过一个确保代码产生的阈值时，选择性地产生字
节代码,这大大减少了内存的使用量。新的静态类型检查和属性支持，允许集成
类型安全表达。
(2). 错误报告的改善。包括行和列的错误信息。
(3). 新的脚本语言特征。MVEL2.0 包含函数定义，如：闭包，lambda定义，
标准循环构造(for, while, do-while, do-until…)，空值安全导航操作，内联with
-context运营 ，易变的（isdef）的测试运营等等。
(4). 改进的集成功能。迎合主流的需求，MVEL2.0支持基础类型的个性化属性处理器，集成到JIT中。
(5). 更快的模板引擎，支持线性模板定义，宏定义和个性化标记定义。
(6). 新的交互式shell（MVELSH）。
(7). 缺少可选类型安全
(8). 集成不良，通常通过映射填入内容。没有字节码不能运作用字节码生成编
译时间慢，还增加了可扩展性问题；不用字节码生成运行时执行非常慢
(9). 内存消耗过大
(10). Jar巨大/依赖规模
3.原理：
与java不同，MVEL是动态类型（带有可选分类），也就是说在源文件中是没有
类型限制的。一条MVEL表达式，简单的可以是单个标识符，复杂的则可能是
一个充满了方法调用和内部集合创建的庞大的布尔表达式。
4.使用方式：
maven引入jar：
org.mvel
mvel2
2.3.1.Final
测试：
package com.lrq.wechatdemo.utils;
import com.google.common.collect.Maps;
import org.mvel2.MVEL;
import java.util.Map;
/**
* CreateBy: haleyliu
* CreateDate: 2018/12/26
*/
public class MvelUtils {
public static void main(String[] args) {
String expression = "a == null && b == nil ";
Map map = Maps.newHashMap();
map.put("a",null);
map.put("b",null);
Object object = MVEL.eval(expression,map);
System.out.println(object);
}
}
四.EasyRules规则引擎
1.简介：
easy-rules首先集成了mvel表达式，后续可能集成SpEL的一款轻量
级规则引擎
2.特性：
easy rules是一个简单而强大的java规则引擎，它有以下特性：
轻量级框架，学习成本低
基于POJO
为定义业务引擎提供有用的抽象和简便的应用
从原始的规则组合成复杂的规则
它主要包括几个主要的类或接口：Rule,RulesEngine,RuleListener,Facts
还有几个主要的注解：@Action,@Condition,@Fact,@Priority,@Rule
3.使用方式：
@Rule可以标注name和description属性，每个rule的name要唯一，
如果没有指定，则RuleProxy则默认取类名
@Condition是条件判断，要求返回boolean值，表示是否满足条件
@Action标注条件成立之后触发的方法
@Priority标注该rule的优先级，默认是Integer.MAX_VALUE - 1，值
越小越优先
@Fact 我们要注意Facts的使用。Facts的用法很像Map，它是客户
端和规则文件之间通信的桥梁。在客户端使用put方法向Facts中添
加数据，在规则文件中通过key来得到相应的数据。
有两种使用方式：
- java方式
首先先创建规则并标注属性
package com.lrq.wechatdemo.rules;
import org.jeasy.rules.annotation.Action;
import org.jeasy.rules.annotation.Condition;
import org.jeasy.rules.annotation.Fact;
import org.jeasy.rules.annotation.Rule;
import org.jeasy.rules.support.UnitRuleGroup;
/**
* CreateBy: haleyliu
* CreateDate: 2018/12/26
*/
public class RuleClass {
@Rule(priority = 1) //规则设定优先级
public static class FizzRule {
@Condition
public boolean isFizz(@Fact("number") Integer number) {
return number % 5 == 0;
}
@Action
public void printFizz() {
System.out.print("fizz\n");
}
}
@Rule(priority = 2)
public static class BuzzRule {
@Condition
public boolean isBuzz(@Fact("number") Integer number) {
return number % 7 == 0;
}
@Action
public void printBuzz() {
System.out.print("buzz\n");
}
}
public static class FizzBuzzRule extends UnitRuleGroup {
public FizzBuzzRule(Object... rules) {
for (Object rule : rules) {
addRule(rule);
}
}
@Override
public int getPriority() {
return 0;
}
}
@Rule(priority = 3)
public static class NonFizzBuzzRule {
@Condition
public boolean isNotFizzNorBuzz(@Fact("number") Integer number) {
// can return true, because this is the latest rule to trigger according to
// assigned priorities
// and in which case, the number is not fizz nor buzz
return number % 5 != 0 || number % 7 != 0;
}
@Action
public void printInput(@Fact("number") Integer number) {
System.out.print(number+"\n");
}
}
}
然后客户端调用
package com.lrq.wechatdemo.rules;
import org.jeasy.rules.api.Facts;
import org.jeasy.rules.api.Rules;
import org.jeasy.rules.api.RulesEngine;
import org.jeasy.rules.core.DefaultRulesEngine;
import org.jeasy.rules.core.RulesEngineParameters;
/**
* CreateBy: haleyliu
* CreateDate: 2018/12/26
*/
public class RuleJavaClient {
public static void main(String[] args) {
// 创建规则引擎
RulesEngineParameters parameters = new RulesEngineParameters().skipOnFirstAppliedRule(true);
RulesEngine fizzBuzzEngine = new DefaultRulesEngine(parameters);
// 创建规则集并注册规则
Rules rules = new Rules();
rules.register(new RuleClass.FizzRule());
rules.register(new RuleClass.BuzzRule());
rules.register(new RuleClass.FizzBuzzRule(new RuleClass.FizzRule(), new RuleClass.BuzzRule()));
rules.register(new RuleClass.NonFizzBuzzRule());
// 执行规则
Facts facts = new Facts();
for (int i = 1; i <= 100; i++) {
facts.put("number", i);
fizzBuzzEngine.fire(rules, facts);
System.out.println();
}
}
}
2.yml方式
resources目录下新建fizzbuzz.yml
---
name: "fizz rule"
description: "print fizz if the number is multiple of 5"
priority: 1
condition: "number % 5 == 0"
actions:
- "System.out.println(\"fizz\")"
---
name: "buzz rule"
description: "print buzz if the number is multiple of 7"
priority: 2
condition: "number % 7 == 0"
actions:
- "System.out.println(\"buzz\")"
---
name: "fizzbuzz rule"
description: "print fizzbuzz if the number is multiple of 5 and 7"
priority: 0
condition: "number % 5 == 0 && number % 7 == 0"
actions:
- "System.out.println(\"fizzbuzz\")"
---
name: "non fizzbuzz rule"
description: "print the number itself otherwise"
priority: 3
condition: "number % 5 != 0 || number % 7 != 0"
actions:
- "System.out.println(number)"
客户端调用：
package com.lrq.wechatdemo.rules;
import org.jeasy.rules.api.Facts;
import org.jeasy.rules.api.Rules;
import org.jeasy.rules.api.RulesEngine;
import org.jeasy.rules.core.DefaultRulesEngine;
import org.jeasy.rules.core.RulesEngineParameters;
import org.jeasy.rules.mvel.MVELRuleFactory;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
/**
* CreateBy: haleyliu
* CreateDate: 2018/12/26
*/
public class RuleYmlClient {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
// create a rules engine
RulesEngineParameters parameters = new RulesEngineParameters().skipOnFirstAppliedRule(true);
RulesEngine fizzBuzzEngine = new DefaultRulesEngine(parameters);
// create rules
Rules rules = MVELRuleFactory.createRulesFrom(new FileReader("fizzbuzz.yml"));
// fire rules
Facts facts = new Facts();
for (int i = 1; i <= 100; i++) {
facts.put("number", i);
fizzBuzzEngine.fire(rules, facts);
System.out.println();
}
}
}
作者：HaleyLiu
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来源：简书
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