02.仿简道云公式函数实战-表达式引擎

1. 前言

在很多的场景里面我们需要对表达式进行解析和计算，比如在科学计算与金融计算等领域，我们需要对复杂的公式求值，通常我们得做法都是用脚本语言，或者我们按照一定的规则去解析，但是这些方式性能问题非常明显，计算效率比较低下，而且我们自己在解析表达式的时候，也会有一定的风险问题，比如黑客修改我们程序执行的表达式，注入攻击代码，恶意进行函数调用，所以执行未知的表达式是有着安全问题的，而且通常我们自定义规则表达式缺乏灵活性，很难对自定义函数，操作符进行支持，要不然实现起来困难重重，无异于写一款全新的表达式引擎工具，既然我们实现存在这么多问题和难题，那我们为何不借助第三方实现，毕竟软件开发一直提倡的是减少重复建设轮子。

2. 表达式引擎产品预研

目前市面上的表达式引擎的产品很多，比如Aviator、IKExpression、QLExpress，Groovy等。每个产品都有自己特点和适用场景，以下是这几款产品的对比。

Aviator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。

IKExpression简介

IK Expression 是一个开源的（OpenSource），可扩展的（Extensible）， 基于java 语言开发的一个超轻量级（Super lightweight）的公式化语言解析执行工具包。IK Expression 不依赖于任何第三方的java 库。它做为一个简单的jar，可以集成于任意的Java 应用中。这包括了JavaEE 应用（基于应用服务器的），Java桌面应用以及Java WebStart 方式的应用。

Groovy简介

Groovy的网站（http://groovy.codehaus.org）给出了groovy的最好定义：groovy是在java平台上的、具有象Python，Ruby和Smalltalk语言特性的灵活动态语言，groovy保证了这些特性象java语法一样被java开发者使用。

Groovy经常被认为是脚本语言——它也像脚本一样工作的很好。但是，把Groovy理解为脚本语言是一种误解，groovy代码被编译成java字节码，然后能集成到java应用程序中或者web应用程序，整个应用程序都可以是groovy编写的——groovy是非常灵活的。

groovy与java平台非常融合，groovy的许多代码是使用java实现的，其余部分是用groovy实现的，当你使用groovy编程的时候，许多情况下你正在写特殊的java程序，在java平台上的所有强大功能——包括大量的java类库也可以直接在groovy中使用。

QLExpress简介

由阿里的电商业务规则、表达式（布尔组合）、特殊数学公式计算（高精度）、语法分析、脚本二次定制等强需求而设计的一门动态脚本引擎解析工具。 在阿里集团有很强的影响力，同时为了自身不断优化、发扬开源贡献精神，于2012年开源。 QLExpress脚本引擎被广泛应用在阿里的电商业务场景，具有以下的一些特性:

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。

限于篇幅，笔者只是列举了这四种Aviator、IKExpression、QLExpress、Groovy表达式引擎。没有再枚举更多的脚本引擎，对这四种脚本引擎也没有充分展开原理介绍，介于个人知识能力，一下列表的总结只是个人的一个看法和建议

在仿简道云公式函数实战中，我们主要采用QLExpress表达式引擎，在后面的课程中，我们主要学习使用QLExpress。