这款轻量级规则引擎，真香！-51CTO.COM

简介

AviatorScript 是一门高性能、轻量级寄宿于 JVM （包括 Android 平台）之上的脚本语言。

它起源于2010年，作者对当时已有的一些产品不是很满意，所以自己撸了一个，它是Groovy的一个定制化的子集。

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相比较一些传统的规则引擎，比如Drools、Jess、JRules，它更加轻量级，而且性能更好，同时能力开放，扩展很方便。

我们来看（吹）看（吹）AviatorScript的特点：

它支持数字、字符串、正则表达式、布尔值等基本类型，并且可以使用所有 Java 运算符进行运算。
还有一个内置的东西叫做 bigint 和 decimal，可以处理超大整数和高精度运算。而且我们还可以通过运算符重载让它们使用普通的算术运算符 +-*/。
语法非常齐全，可以用它来写多行数据、条件语句、循环语句，还能处理词法作用域和异常处理等等。
如果我们喜欢函数式编程，还有一个叫做 Sequence 抽象的东西，可以让你更方便地处理集合。
还有一个轻量化的模块系统，方便我们组织代码。
如果我们需要调用 Java 方法，也没问题，可以用多种方式方便地调用 Java 方法，还有一个完整的脚本 API可以让你从 Java 调用脚本。
性能也是超出想象的好，如果使用 ASM 模式，它会直接将脚本翻译成 JVM 字节码，解释模式还可以在 Android 等非标准 Java 平台上运行。

AviatorScript可以用在各种场景，比如规则判断和规则引擎、公式计算、动态脚本控制，甚至集合数据 ELT 等等。可以说相当全能了。

快速开始

AviatorScript 是一门寄生在 JVM (Hosted on the JVM）上的语言，类似 clojure/scala/kotlin 等等，我们从写个Hello World开始。

创建一个SpringBoot项目，引入依赖，这里选择的是最新版本

<dependency>
            <groupId>com.googlecode.aviator</groupId>
            <artifactId>aviator</artifactId>
            <version>5.3.3</version>
        </dependency>

PS:可以看到aviator的groupId有一个googlecode,但是它和Google可没什么关系，这是因为早期aviator托管在Google的一个开源项目托管平台Google Code。

在项目的resource目录下创建一个目录script，在script目录下创建脚本hello.av

println("Hello, AviatorScript!");

编写一个单元测试，运行脚本

@Test
    void testHello() throws Exception {
        //获取路径
        ClassPathResource resource = new ClassPathResource("script/hello.av");
        String scriptPath = resource.getPath();
        //编译
        Expression exp = AviatorEvaluator.getInstance().compileScript(scriptPath);
        //执行
        exp.execute();
    }

最后执行一下，就可以看到输出：

Hello, AviatorScript!

我们也可以直接把脚本定义成字符串，用compile()来进行编译

@Test
    void testHelloStr() throws Exception {
        //定义脚本
        String script="println(\"Hello, AviatorScript!\");";
        //编译
        Expression exp = AviatorEvaluator.getInstance().compile(script);
        //执行
        exp.execute();
    }

AviatorScript有一个Idea插件，支持直接编译运行Aviator脚本，比较方便。

Aviator插件

但不足之处，这个插件已经不怎么维护了，只兼容到了Idea2021版本。

Idea插件

AviatorScript脚本的运行，分为两步，编译和执行。

编译执行

编译支持编译脚本文件和脚本文本，分别使用compileScript和compile方法。

编译产生的 Expression 对象，最终都是调用 execute() 方法执行。

这里有个重要能力，execute 方法可以接受一个变量列表组成的 map，来注入执行的上下文：

String expression = "a-(b-c) > 100";
        Expression compiledExp = AviatorEvaluator.compile(expression);
        //上下文
        double a=100.3,b=45,c= -199.100;
        Map<String, Object> cnotallow=new HashMap<>();
        context.put("a",a);
        context.put("b",b);
        context.put("c",c);
        //通过注入的上下文执行
        Boolean result = (Boolean) compiledExp.execute(context);
        System.out.println(result);

我们实现一些规则的判断就是基于这个能力，把一些参数下上下文传进去，然后进行逻辑判断。

基本语法

我们在来看看AviatorScript的基本语法，它的语法相当简洁，比较接近于数学表达式的形式。

基本类型及运算

AviatorScript 支持常见的类型，如数字、布尔值、字符串等等，同时将大整数、BigDecimal、正则表达式也作为一种基本类型来支持。

数字

AviatorScript 支持数字类型，包括整数和浮点数，以及高精度计算（BigDecimal）。数字类型可以进行各种算术运算。

整数和算术运算

整数类型，对应Java中的long类型，可以表示范围为 -9223372036854774808 ~ 9223372036854774807 的整数。整数可以使用十进制或十六进制表示。

let a = 99;
let b = 0xFF;
let c = -99;

println(a + b); // 270
println(a / b); // 0
println(a - b + c); // -156
println(a + b * c); // -9801
println(a - (b - c)); // 198
println(a / b * b + a % b); // 99

整数可以进行加减乘除和取模运算。需要注意的是，整数相除的结果仍然是整数，遵循整数运算规则。可以使用括号来指定运算的优先级。

浮点数

浮点数类型对应Java中的double类型，表示双精度 64 位浮点数。浮点数可以使用十进制或科学计数法表示。

let a = 1.34159265;
let b = 0.33333;
let c = 1e-2;

println(a + b); // 1.67492265
println(a - b); // 1.00826265
println(a * b); // 0.4471865500145
println(a / b); // 4.0257402772554
println(a + c); // 1.35159265

浮点数可以进行加减乘除运算，结果仍然为浮点数。

高精度计算(Decimal)

高精度计算使用 BigDecimal 类型，可以进行精确的数值计算，适用于货币运算或者物理公式运算的场景。可以通过在数字后面添加 "M" 后缀来表示 BigDecimal 类型。

let a = 1.34M;
let b = 0.333M;
let c = 2e-3M;

println(a + b); // 1.673M
println(a - b); // 1.007M
println(a * b); // 0.44622M
println(a / b); // 4.022022022M
println(a + c); // 1.342M

BigDecimal 类型可以进行加减乘除运算，结果仍然为 BigDecimal 类型。默认的运算精度是 MathContext.DECIMAL128，可以通过修改引擎配置项 Options.MATH_CONTEXT 来改变。

数字类型转换

数字类型在运算时会自动进行类型转换：

单一类型参与的运算，结果仍然为该类型。
多种类型参与的运算，按照 long -> bigint -> decimal -> double 的顺序自动提升，结果为提升后的类型。

可以使用 long(x) 函数将数字强制转换为 long 类型，使用 double(x) 函数将数字强制转换为 double 类型。

let a = 1;
let b = 2;

println("a/b is " + a/b); // 0
println("a/double(b) is " + a/double(b)); // 0.5

a 和 b 都是 long 类型，它们相除的结果仍然是整数。使用 double(b) 将 b 转换为 double 类型后，相除的结果为浮点数。

字符串

字符串类型由单引号或双引号括起来的连续字符组成。可以使用 println 函数来打印字符串。

let a = "hello world";
println(a); // hello world

字符串的长度可以通过 string.length 函数获取。

let a = "hello world";
println(string.length(a)); // 11

字符串可以通过 + 运算符进行拼接。

let a = "hello world";
let b = "AviatorScript";
println(a + ", " + b + "!" + 5); // hello world, AviatorScript!5

字符串还包括其他函数，如截取字符串 substring，都在 string 这个 namespace 下，具体见函数库列表。

布尔类型和逻辑运算

布尔类型用于表示真和假，它只有两个值 true 和 false 分别表示真值和假值。

比较运算如大于、小于可以产生布尔值：

println("3 > 1 is " + (3 > 1));  // 3 > 1 is true
println("3 >= 1 is " + (3 >= 1));  // 3 >= 1 is true
println("3 >= 3 is " + (3 >= 3));  // 3 >= 3 is true
println("3 < 1 is " + (3 < 1));  // 3 < 1 is false
println("3 <= 1 is " + (3 <= 1));  // 3 <= 1 is false
println("3 <= 3 is " + (3 <= 3));  // 3 <= 3 is true
println("3 == 1 is " + (3 == 1));  // 3 == 1 is false
println("3 != 1 is " + (3 != 1));  // 3 != 1 is true

上面演示了所有的逻辑运算符：

> 大于
>= 大于等于
< 小于
<= 小于等于
== 等于
!= 不等于

基本语法

AviatorScript也支持条件语句和循环语句。

条件语句

AviatorScript 中的条件语句和其他语言没有太大区别：

if(true) {
   println("in if body");
}

if-else

if(false){
   println("in if body");
} else {
   println("in else body");
}

if-elsif-else

let a = rand(1100);

if(a > 1000) {
  println("a is greater than 1000.");
} elsif (a > 100) {
  println("a is greater than 100.");
} elsif (a > 10) {
   println("a is greater than 10.");
} else {
   println("a is less than 10 ");
}

循环语句

AviatorScript提供了两种循环语句：for和while。

for循环：遍历集合

for ... in 语句通常用于遍历一个集合，例如下面是遍历 0 到 9 的数字

for i in range(0, 10) {
  println(i);
}

在这里，range(start, end) 函数用于创建一个整数集合，包括起始值 start，但不包括结束值 end。在循环迭代过程中，变量 i 绑定到集合中的每个元素，并执行大括号 {...} 中的代码块。

range 函数还可以接受第三个参数，表示递增的步长大小（默认步长为 1）。例如，我们可以打印出0到9之间的偶数：

for i in range(0, 10, 2) {
  println(i);
}

for .. in 可以用于任何集合结构，比如数组、 java.util.List 、 java.util.Map 等等。

while循环

while 循环本质上是将条件语句与循环结合在一起。当条件为真时，不断执行一段代码块，直到条件变为假。

例如，下面的示例中，变量 sum 从 1 开始，不断累加自身，直到超过 1000 才停止，然后进行打印输出：

let sum = 1;

while sum < 1000 {
  sum = sum + sum;
}

println(sum);

循环可以用这三个关键字结束——continue/break/return：

continue用于跳过当前迭代，继续下一次迭代。
break用于跳出整个循环。
return用于中断整个脚本（或函数）的执行并返回。

函数

我们再来看看AviatorScript一个非常重要的特性——函数。

函数

函数定义和调用

AviatorScript中使用fn语法来定义函数：

fn add(x, y) {
  return x + y;
}

three = add(1, 2);
println(three);  // 输出：3

s = add('hello', ' world');
println(s);  // 输出：hello world

我们这里通过fn关键字来定义了一个函数，函数名为add，它接受两个参数x和y，并返回它们的和。

需要注意的是，AviatorScript是动态类型系统，不需要定义参数和返回值的类型，它会根据实际传入和返回的值进行自动类型转换。因此，我们可以使用字符串来调用add函数。

函数的返回值可以通过return语句来指定，也可以省略不写。在函数体内，如果没有明确的return语句，最后一个表达式的值将被作为返回值。

自定义函数

再来给大家介绍一个AviatorScript里非常好的特性，支持自定义函数，这给AviatorScript带来了非常强的扩展性。

可以通过 java 代码实现并往引擎中注入自定义函数，在 AviatorScript 中就可以使用，事实上所有的内置函数也是通过同样的方式实现的：

public class TestAviator {

    public static void main(String[] args) {
        //通通创建一个AviatorEvaluator的实例
        AviatorEvaluatorInstance instance = AviatorEvaluator.getInstance();
        //注册函数
        instance.addFunction(new AddFunction());
        //执行ab脚本,脚本里调用自定义函数
        Double result= (Double) instance.execute("add(1, 2)");
        //输出结果
        System.out.println(result);
    }
}

/**
 * 实现AbstractFunction接口，就可以自定义函数
 */
class AddFunction extends AbstractFunction {

    /**
     * 函数调用
     * @param env 当前执行的上下文
     * @param arg1 第一个参数
     * @param arg2 第二个参数
     * @return 函数返回值
     */
    @Override
    public AviatorObject call(Map<String, Object> env,
                              AviatorObject arg1, AviatorObject arg2) {
        Number left = FunctionUtils.getNumberValue(arg1, env);
        Number right = FunctionUtils.getNumberValue(arg2, env);
        //将两个参数进行相加
        return new AviatorDouble(left.doubleValue() + right.doubleValue());
    }

    /**
     * 函数的名称
     * @return 函数名
     */
    public String getName() {
        return "add";
    }
}

我们看到：

继承AbstractFunction类，就可以自定义一个函数
重写call方法，就可以定义函数的逻辑，可以通过FunctionUtils获取脚本传递的参数
通过getName可以设置函数的名称
通过addFunction添加一个自定义函数类的实例，就可以注册函数
最后就可以在Aviator的脚本里编译执行我们自定义的函数

好了，关于AviatorScript的语法我们就不过多介绍了，大家可以直接查看官方文档[1]，可读性相当不错。

接下来我们就来看看AviatorScript的实际应用，看看它到底怎么提升项目的灵活性。

实战案例

标题带了规则引擎，在我们的项目里也主要是拿AviatorScript作为规则引擎使用——我们可以把AviatorScript的脚本维护在配置中心或者数据库，进行动态地维护，这样一来，一些规则的修改，就不用大动干戈地去修改代码，这样就更加方便和灵活了。

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Aviator应用

客户端版本控制

在日常的开发中，我们很多时候可能面临这样的情况，兼容客户端的版本，尤其是Android和iPhone，有些功能是低版本不支持的，或者说有些功能到了高版本就废弃掉，这时候如果硬编码去兼容就很麻烦，那么就可以考虑使用规则脚本的方式。

自定义版本比较函数：AviatorScript没有内置版本比较函数，但是可以利用它的自定义函数特性，自己定义一个版本比较函数

class VersionFunction extends AbstractFunction {

        @Override
        public String getName() {
            return "compareVersion";
        }

        @Override
        public AviatorObject call(Map<String, Object> env, AviatorObject arg1, AviatorObject arg2) {
            // 获取版本
            String version1 = FunctionUtils.getStringValue(arg1, env);
            String version2 = FunctionUtils.getStringValue(arg2, env);
            int n = version1.length(), m = version2.length();
            int i = 0, j = 0;
            while (i < n || j < m) {
                int x = 0;
                for (; i < n && version1.charAt(i) != '.'; ++i) {
                    x = x * 10 + version1.charAt(i) - '0';
                }
                ++i; // 跳过点号
                int y = 0;
                for (; j < m && version2.charAt(j) != '.'; ++j) {
                    y = y * 10 + version2.charAt(j) - '0';
                }
                ++j; // 跳过点号
                if (x != y) {
                    return x > y ? new AviatorBigInt(1) : new AviatorBigInt(-1);
                }
            }
            return new AviatorBigInt(0);
        }
    }

注册自定义函数：为了方便使用各种自定义函数，我们一般定义一个单例的AviatorEvaluatorInstance，把它注册成Bean

@Bean
    public AviatorEvaluatorInstance aviatorEvaluatorInstance() {
        AviatorEvaluatorInstance instance = AviatorEvaluator.getInstance();
        // 默认开启缓存
        instance.setCachedExpressionByDefault(true);
        // 使用LRU缓存，最大值为100个。
        instance.useLRUExpressionCache(100);
        // 注册内置函数，版本比较函数。
        instance.addFunction(new VersionFunction());
    }

在代码里传递上下文：接下来，就可以在业务代码里将一些参数放进执行上下文，然然后进行编译执行，注意编译的时候最好要开启缓存，这样效率会高很多

/**
     * 
     * @param device 设备
     * @param version 版本
     * @param rule 规则脚本
     * @return
     */
    public boolean filter(String device,String version,String rule){
        // 执行参数
        Map<String, Object> env = new HashMap<>();
        env.put("device", device);
        //编译脚本
        Expression expression = aviatorEvaluatorInstance.compile(DigestUtils.md5DigestAsHex(rule.getBytes()), rule, true);
        //执行脚本
        boolean isMatch = (boolean) expression.execute(env);
        return isMatch;
    }

编写脚本：接下来就可以编写和维护对应的规则脚本，这些规则脚本通常放在在配置中心或者数据库，方便进行动态变更

if(device==bil){
    return false;
}

## 控制android的版本
if (device=="Android" && compareVersion(version,"1.38.1")<0){
    return false;
}

return true;

这样一来，假如某天，客户端Bug或者产品原因，需要修改客户端和客户端的版本控制，直接修改脚本就好了。

甚至我们可以在env里放进更多参数，比如uid，可以实现简单的黑白名单。

我们的自定义函数除了这种简单的比较版本，我们还可以放一些复杂的逻辑，比如判断是否新用户等等。

营销活动规则

假如现在我们的运营希望进行一场营销活动，对用户进行一定的支付优惠，最开始的一版活动规则：

满1000减200，满500减100

这个好写，一顿if-else就完事了。

但是没过几天，又改了活动规则：

首单用户统一减20

好，啪啪改代码。

又过去几天，活动规则又改了：

随机优惠不同金额

为了一些多变的营销规则，大动干戈，不停修改代码，耗时费力，那么不如用规则脚本实现：

定义脚本

if (amount>=100){
    return 200;
}elsif(amount>=500){
    return 100;
}else{
    return 0;
}

业务代码调用

public BigDecimal getDiscount(BigDecimal amount,String rule){
        // 执行规则并计算最终价格
        Map<String, Object> env = new HashMap<>();
        env.put("amount", amount);
        Expression expression = aviatorEvaluatorInstance.compile(DigestUtils.md5DigestAsHex(rule.getBytes()), rule, true);
        return  (BigDecimal) expression.execute();
    }

接下来，再发生营销规则变更，就可以少量开发（自定义函数，比如判断首单用户），并且可以组件化地维护营销规则。

订单风控规则

Aviator我在订单风控里应用也很香，风控的规则调整是相当频繁的，比如一个电商网站，常常要根据交易的争议率、交易表现等等，来收紧和放松风控规则，这就要求我们能对一风控规则进行快速地配置变更。

例如，根据订单金额、客户评级、收货地址等属性，自动判断是否有风险并触发相应的风控操作。

规则脚本

if (amount>=1000 || rating <= 2){
    return "High";
}elsif(amount >= 500 || rating<=4){
    return "Mid";
}else{
    return "Low";
}

代码调用：这里只是简单返回了一个风控等级，其实可以通过Map的方式返回多个参数。

public String riskLevel(BigDecimal amount,String rating,String rule){
        // 执行规则并计算最终价格
        Map<String, Object> env = new HashMap<>();
        env.put("amount", amount);
        env.put("rating", rating);
        Expression expression = aviatorEvaluatorInstance.compile(DigestUtils.md5DigestAsHex(rule.getBytes()), rule, true);
        return  (String) expression.execute();
    }

上面随手列出了几个简单的例子，AviatorScript 还可以用在一些审批流程、事件处理、数据质量管理等等场景……

在一些轻量级的需要规则引擎的场景下，AviatorScript 真的太香了，尤其是它的扩展性，支持通过Java自定义函数，我甚至可以在脚本里查询数据库、查询Redis、调用外部接口……这样就可以像搭积木一样搭建想要的功能。

总结

这一期给大家分享了一款轻量级的规则脚本语言AviatorScript，它的语法丰富，但是很轻量，并且支持非常灵活的扩展，在项目中使用可以有效提高业务的灵活性，降低开发的工作量。

本来这期想浅浅盘点一下AviatorScript的设计实现，结果发现越盘越深，所以就单独拆出来，放在下一期了，敬请期待。