【Java】Fel计算引擎学习

一、前言

      最近的项目中，有一个这种需求，系统中配置很多的公式，每个公式中都会有因子。比如：本金*利息，计算的时候，把这两个因子替换掉，如，100*0.01，然后通过java来计算出结果。

二、实现的方式

      为了解决java直接读取字符串，然后进行计算出结果。我总结了以下几种方法：

• ScriptEngineManager实现字符串公式灵活计算
• Spring 表达式语言之 SpEL 语法
• Fel是轻量级的高效的表达式计算引擎
• …

三、介绍一下Fel的使用

Fel是轻量级的高效的表达式计算引擎

      Fel在源自于企业项目，设计目标是为了满足不断变化的功能需求和性能需求。

      Fel是开放的，引擎执行中的多个模块都可以扩展或替换。Fel的执行主要是通过函数实现,运算符(+、-等都是Fel函数），所有这些函数都是可以替换的，扩展函数也非常简单。

      Fel有双引擎，同时支持解释执行和编译执行。可以根据性能要求选择执行方式。编译执行就是将表达式编译成字节码（生成java代码和编译模块都是可以扩展和替换的）

Fel有多快？

      通常情况下，Fel-0.7每秒可以执行千万次表达式（不包含编译时间）。速度是Jexl-2.0的20倍以上。

      目前还没有发现开源的表达式引擎比Fel快。

      具体的测试数据请参见http://code.google.com/p/fast-el/wiki/Performance。

为何要使用Fel?

      Fel语法和API非常简单，语法与Java基本相同，几乎没有学习成本。

      Fel非常快，上面已经做了简单说明。

      Fel整个包只有200多KB。

      Fel可以非常方便的访问数组、集合、Map的元素和对象的属性。

      Fel可以非常方便的调用对象的方法和类方法（如果这些还不够，可以添加自定义函数）。

      Fel支持大数值高精度计算

      Fel有良好的安全管理功能

      如果Fel不能满足你的要求，扩展和修改Fel很简单。

Fel不能做什么？

      Fel只支持表达式，不支持脚本。

Fel适用场景：

      Fel适合处理海量数据，Fel良好的扩展性可以更好的帮助用户处理数据。

      Fel同样适用于其他需要使用表达式引擎的地方（如果工作流、公式计算、数据有效性校验等等）

安装

1：获取Fel

      项目主页：http://code.google.com/p/fast-el/ 下载地址：http://code.google.com/p/fast-el/downloads/list

      如果是maven项目，可以直接引入依赖：

 
   
   
   
     org.eweb4j 
    
   
     fel 
    
   
     0.8 
    
   

      Fel使用例子：

1：算术表达式：

FelEngine fel = new FelEngineImpl(); Object result = fel.eval("5000*12+7500"); System.out.println(result); 

      输出结果：67500

2：变量

      使用变量，其代码如下所示：

FelContext ctx = fel.getContext(); ctx.set("单价", 5000); ctx.set("数量", 12); ctx.set("运费", 7500); Object result = fel.eval("单价*数量+运费"); System.out.println(result); 

      输出结果：67500

3：访问对象属性

      在Fel中，可能非常方便的访问对象属性，示例代码如下所示

FelEngine fel = new FelEngineImpl(); FelContext ctx = fel.getContext(); Foo foo = new Foo(); ctx.set("foo", foo); Map 
  
    m = new HashMap 
   
     (); m.put("ElName", "fel"); ctx.set("m",m); //调用foo.getSize()方法。 Object result = fel.eval("foo.size"); //调用foo.isSample()方法。 result = fel.eval("foo.sample"); //foo没有name、getName、isName方法 //foo.name会调用foo.get("name")方法。 result = fel.eval("foo.name"); //m.ElName会调用m.get("ElName"); result = fel.eval("m.ElName"); 
    
  

4:访问数组、集合、Map

FelEngine fel = new FelEngineImpl(); FelContext ctx = fel.getContext(); //数组 int[] intArray = {1,2,3}; ctx.set("intArray",intArray); //获取intArray[0] String exp = "intArray[0]"; System.out.println(exp+"->"+fel.eval(exp)); //List List 
  
    list = Arrays.asList(1,2,3); ctx.set("list",list); //获取list.get(0) exp = "list[0]"; System.out.println(exp+"->"+fel.eval(exp)); //集合 Collection 
   
     coll = Arrays.asList("a","b","c"); ctx.set("coll",coll); //获取集合最前面的元素。执行结果为"a" exp = "coll[0]"; System.out.println(exp+"->"+fel.eval(exp)); //迭代器 Iterator 
    
      iterator = coll.iterator(); ctx.set("iterator", iterator); //获取迭代器最前面的元素。执行结果为"a" exp = "iterator[0]"; System.out.println(exp+"->"+fel.eval(exp)); //Map Map 
     
       m = new HashMap 
      
        (); m.put("name", "HashMap"); ctx.set("map",m); exp = "map.name"; System.out.println(exp+"->"+fel.eval(exp)); //多维数组 int[][] intArrays= { 
       {11,12},{21,22}}; ctx.set("intArrays",intArrays); exp = "intArrays[0][0]"; System.out.println(exp+"->"+fel.eval(exp)); //多维综合体，支持数组、集合的任意组合。 List 
       
         listArray = new ArrayList 
        
          (); listArray.add(new int[]{1,2,3}); listArray.add(new int[]{4,5,6}); ctx.set("listArray",listArray); exp = "listArray[0][0]"; System.out.println(exp+"->"+fel.eval(exp)); 
         
        
       
      
     
    
  

5:调用JAVA方法

FelEngine fel = new FelEngineImpl(); FelContext ctx = fel.getContext(); ctx.set("out", System.out); fel.eval("out.println('Hello Everybody'.substring(6))"); 

      输出结果：Everybody

6:自定义上下文环境

//负责提供气象服务的上下文环境 FelContext ctx = new AbstractConetxt() { public Object get(Object name) { if("天气".equals(name)){ return "晴"; } if("温度".equals(name)){ return 25; } return null; } }; FelEngine fel = new FelEngineImpl(ctx); Object eval = fel.eval("'天气:'+天气+';温度:'+温度"); System.out.println(eval); 

      输出结果：天气:晴;温度:25

7:多层上下文环境（命名空间）

FelEngine fel = new FelEngineImpl(); String costStr = "成本"; String priceStr="价格"; FelContext baseCtx = fel.getContext(); //父级上下文中设置成本和价格 baseCtx.set(costStr, 50); baseCtx.set(priceStr,100); String exp = priceStr+"-"+costStr; Object baseCost = fel.eval(exp); System.out.println("期望利润：" + baseCost); FelContext ctx = new ContextChain(baseCtx, new MapContext()); //通货膨胀导致成本增加（子级上下文 中设置成本，会覆盖父级上下文中的成本） ctx.set(costStr,50+20 ); Object allCost = fel.eval(exp, ctx); System.out.println("实际利润：" + allCost); 

      输出结果：

      期望利润：50

      实际利润：30

8:编译执行

FelEngine fel = new FelEngineImpl(); FelContext ctx = fel.getContext(); ctx.set("单价", 5000); ctx.set("数量", 12); ctx.set("运费", 7500); Expression exp = fel.compile("单价*数量+运费",ctx); Object result = exp.eval(ctx); System.out.println(result); 

      执行结果：67500

      备注：适合处理海量数据，编译执行的速度基本与Java字节码执行速度一样快。

9:自定义函数

 //定义hello函数 Function fun = new CommonFunction() { public String getName() { return "hello"; } /* * 调用hello("xxx")时执行的代码 */ @Override public Object call(Object[] arguments) { Object msg = null; if(arguments!= null && arguments.length>0){ msg = arguments[0]; } return ObjectUtils.toString(msg); } }; FelEngine e = new FelEngineImpl(); //添加函数到引擎中。 e.addFun(fun); String exp = "hello('fel')"; //解释执行 Object eval = e.eval(exp); System.out.println("hello "+eval); //编译执行 Expression compile = e.compile(exp, null); eval = compile.eval(null); System.out.println("hello "+eval); 

      执行结果：

      hello fel hello fel

10:调用静态方法，自定义函数

      如果你觉得上面的自定义函数也麻烦，Fel提供的$函数可以方便的调用工具类的方法熟悉jQuery的朋友肯定知道“$“函数的威力。Fel东施效颦，也实现了一个”$”函数,其作用是获取class和创建对象。结合点操作符，可以轻易的调用工具类或对象的方法。

 //调用Math.min(1,2) FelEngine.instance.eval("$('Math').min(1,2)"); //调用new Foo().toString(); FelEngine.instance.eval("$('com.greenpineyu.test.Foo.new').toString()); 

      通过”$(‘class’).method”形式的语法，就可以调用任何等三方类包（commons lang等）及自定义工具类的方法，也可以创建对象，调用对象的方法。如果有需要，还可以直接注册Java Method到函数管理器中。

 FelEngine fel = FelBuilder.bigNumberEngine(); String input = "+"; Object value = fel.eval(input); Object compileValue = fel.compile(input, fel.getContext()).eval(fel.getContext()); System.out.println("大数值计算（解释执行）:" + value); System.out.println("大数值计算（编译执行）:" + compileValue); 

      由上例子可以看出，大数值计算引擎和常规计算引擎在使用方法是相同的。如果表达式数值比较大，要求精度高，可使用大数值计算引擎。不足之处是效率没有常规计算引擎高。

安全（始于0.8版本）

      为了防止出现“${‘System’}.exit(1)”这样的表达式导致系统崩溃。Fel加入了安全管理器，主要是对方法访问进行控制。安全管理器中通过允许访问的方法列表（白名单）和禁止访问的方法列表（黑名单）来控制方法访问。将”java.lang.System. * “加入到黑名单，表示System类的所有方法都不能访问。将”java.lang.Math. * “加入白名单，表示只能访问Math类中的方法。如果你不喜欢这个安全管理器，可以自己开发一个，非常简单，只需要实现一个方法就可以了。

四、小结

      通过使用，在项目中解决了计算费用，计算自定义函数等功能。因为在项目中公式中有自定义的函数，所以需要进行费用的计算。