drools4.0学习实践（一）

一、背景知识：
1、什么是规则引擎
Java规则引擎起源于基于规则的专家系统，而基于规则的专家系统又是专家系统的其中一个分支。专家系统属于人工智能的范畴，它模仿人类的推理方式，使用试探性的方法进行推理，并使用人类能理解的术语解释和证明它的推理结论。
推理引擎包括三部分：模式匹配器（Pattern Matcher）、议程（Agenda）和执行引擎（Execution Engine）。推理引擎通过决定哪些规则满足事实或目标，并授予规则优先级，满足事实或目标的规则被加入议程。模式匹配器决定选择执行哪个规则，何时执行规则；议程管理模式匹配器挑选出来的规则的执行次序；执行引擎负责执行规则和其他动作。
和人类的思维相对应，推理引擎存在两者推理方式：演绎法（Forward-Chaining）和归纳法（Backward-Chaining）。演绎法从一个初始的事实出发，不断地应用规则得出结论（或执行指定的动作）。而归纳法则是根据假设，不断地寻找符合假设的事实。Rete算法是目前效率最高的一个 Forward-Chaining推理算法，许多Java规则引擎都是基于Rete算法来进行推理计算的。
推理引擎的推理步骤如下：
　　(1)将初始数据（fact）输入Working Memory。
　　(2)使用Pattern Matcher比较规则库（rule base）中的规则（rule）和数据（fact）。
　　(3)如果执行规则存在冲突（conflict），即同时激活了多个规则，将冲突的规则放入冲突集合。
　　(4)解决冲突，将激活的规则按顺序放入Agenda。
　　(5)使用执行引擎执行Agenda中的规则。重复步骤2至5，直到执行完毕所有Agenda中的规则。
　　上述即是规则引擎的原始架构，Java规则引擎就是从这一原始架构演变而来的。
Drools是基于正向推理的规则引擎。正向推理是数据驱动的，facts事实被传递到工作空间中，在那里有一个或多个规则与这些事实匹配，并由Agenda安排执行—我们从一个事实开始，传递事实，最后得到一个结论。
产生式规则是一个用一阶逻辑进行知识呈现的二元结构。
when
   
then
   
Drools中的Rete算法被称为ReteOO，表示Drools为面向对象系统（Object Oriented systems）增强并优化了Rete算法。

2、规则引擎的优点
声明式编程:使用规则更加容易对复杂的问题进行表述，并得到验证
逻辑与数据分离:数据保存在系统对象中，逻辑保存在规则中。这根本性的打破了面向对象系统中将数据和逻辑耦合起来的局面
速度及可测量性:Drools的Rete、Leaps算法，提供了对系统数据对象非常有效率的匹配,这些算法经过了大量实际考验的证明
3、何时使用
业务逻辑经常发生改变
代码中有很多”if””else””switch”和其它凌乱的逻辑，且总是易变的

二、开始

目前drools的最新版本是5.0(2009年5月19日发布)，本文使用4.0.7。

1、导入jar包：

drools-core-4.0.7.jar
drools-compiler-4.0.7.jar
antlr3-runtime-3.0
mvel-1.3.1-java1.4
core-3.2.3.v_686_R32x :在eclipse中编译.drl文件时需要


2、从HelloWorld开始：

一个通用的规则引擎类：

import java.io.InputStreamReader;
import java.io.Reader;

import org.drools.RuleBase;
import org.drools.RuleBaseFactory;
import org.drools.WorkingMemory;
import org.drools.compiler.DroolsParserException;
import org.drools.compiler.PackageBuilder;
import org.drools.event.DebugWorkingMemoryEventListener;
import org.drools.rule.Package;

public class RuleEngine {

 private RuleBase rules;

 private boolean debug = false;

 public RuleEngine(String rulesFile) throws DroolsParserException {
  super();
  try {
   //读取规则文件，*.drl
   Reader source = new InputStreamReader(RuleEngine.class.getResourceAsStream("/" + rulesFile));
   
   //PackageBuilder用来构建Package
   PackageBuilder builder = new PackageBuilder();

   //解析和编译规则文件
   builder.addPackageFromDrl(source);

   //获取包中的规则集合
   Package pkg = builder.getPackage();

   //RuleBase是运行时组件，包含一个或多个Package
   rules = RuleBaseFactory.newRuleBase();

   rules.addPackage(pkg);
  } catch (Exception e) {
   throw new DroolsParserException("Could not load/compile rules file: " + rulesFile, e);
  }
 }

 public void executeRules(WorkingEnvironmentCallback callback) {
  WorkingMemory workingMemory = rules.newStatefulSession();
  if (debug) {
   workingMemory.addEventListener(new DebugWorkingMemoryEventListener());
  }
  callback.initEnvironment(workingMemory);//用来向Working Memory中设置Facts对象
  workingMemory.fireAllRules();//触发规则引擎
 }

}

3、编写drl文件：test.drl

package org.drools.tutorials.banking

rule "Rule 01"   
    when
        String (toString=="jack") //含义：如果插入的Facts对象是String类型，且调用其toString()方法后的值等于"jack"，则为true
    then
        System.out.println("HelloWorld！");
end

4、测试：

public class Test {

 public static void main(String[] args) { 
  RuleEngine engine = null;
  try {
   engine = new RuleEngine("test.drl");
  } catch (DroolsParserException e) {
   // process Exception
  }
  engine.executeRules(new WorkingEnvironmentCallback(){
   public void initEnvironment(WorkingMemory workingMemory) throws FactException {    
    workingMemory.insert("jack"); //向Working Memory中设置Facts对象   
   }   
  });  
 }
}

三、简单介绍

1、术语解释

Rule：一条规则可以看作是IF...THEN...语句块，或者一个简单的IPO（即输入、处理和输出），描述了一组输入，一组判断和一组输出；
RuleBase: RuleBase包含一个或多个规则包，它们已经被校验和编译完成，是可以序列化的
Package: 规则包，是规则以及其它相关结构的一个集合，包必须有一个名称空间，并且使用标准的java约定进行命名
WorkingMemory: 用户工作区，包含用户的数据和相关Rule的引用
Facts: Facts就是规则中用到的输入，Facts可以是任何规则可以存取的Java对象,规则引擎完全不会克隆对象，它仅仅是保存对对象的一个引用/指针

2、规则文件详解
规则文件通常是以drl扩展名结尾。在一个drl文件中可以包含多个规则，函数等等，DRL是简单的text文件格式。

规则文件的构成：

package package-name //定义包名
imports   //导入java包
globals   //定义全局变量，如 global java.util.List myGlobalList;
functions  //定义函数
rules   //一系列的规则

规则的构成:

rule "name"
    attributes
    when
        LHS
    then
        RHS
end

说明：
LHS是规则的条件部分，可以定义变量
RHS是允许Java语义代码，RHS中的多条语句实质上是一个规则，只有满足全部语句才符合规则
任何在LHS中绑定的变量可以在RHS中使用

3、规则文件示例解读

rule "Rule 01"  
    when
//$date定义一个变量，其值为Cashflow对象getDate()的值
//$cashflow定义一个指向Cashflow对象的引用
        $cashflow : Cashflow( $date : date, $amount : amount )
        not Cashflow( date < "27-Oct-2007") //not 意为不存在，只有不存在date < "27-Oct-2007"的Cashflow对象才为true
    then
        System.out.println("Cashflow: "+$date+" :: "+$amount);
$cashflow.setAmount($cashflow.getAmount()+$amount); //设置Cashflow对象的amount值
        retract($cashflow);//当retract一个fact，WorkingMemory将不再跟踪该fact
end

public class Cashflow {
    private Date   date;
    private double amount;
    //省略getter.. setter..
}

重要：规则引擎完全不会克隆对象，它仅仅是保存对对象的一个引用/指针
即，在规则定义中对fact的修改，就是对代码中fact对象的修改。
也即，规则的根本目的是产生一个供使用的输出结果，即修改后的JavaBean

drools的起步就到这里，在后续，我将会深入介绍规则文件的详细语法，以及展开对规则引擎内部实现的研究，敬请关注。