AviatorScript学习记录

比眉伴天荒 2024-03-27 15:08 5阅读 0赞

### 是什么 ###

`AviatorScript` 是一门寄生在 `JVM (Hosted on the JVM）`上的语言，类似 `clojure/scala/kotlin` 等等，`AviatorScript`的基本过程是将表达式直接翻译成对应的java字节码执行，所以他的性能超越了大部分的解释性表达式引擎，而且除了依赖 `commons-beanutils` 这个库之外（用于做反射）不依赖任何第三方库

#### 特点 ####

*  高性能
 *  轻量级
 *  支持运算符重载
 *  原生支持大整数和`BigDecimal`类型及运算，支持正则表达式以及匹配运算符
 *  。。。

#### 使用场景 ####

1.  规则判断及规则引擎
2.  公式计算
3.  动态脚本控制
4.  集合数据 ELT 等 ……

### 为什么要用 ###

*  当我们只需要做一些布尔表达式判定、数据集合处理等等，我们不想引入一堆依赖，并且期待有一定的性能保证。AviatorScript 提供了大量的定制选项，甚至各种语法特性都是可以开关的。
 *  我们的表达式或者 script 是用户输入的，我无法保证他们的安全性，我希望控制用户能使用的 API，提供一个相对安全的运行沙箱
 *  。。。

### 怎么用 ###

他有三种运行方式，一种是以java的形式运行，需要引入maven依赖

<dependency>
      <groupId>com.googlecode.aviator</groupId>
      <artifactId>aviator</artifactId>
      <version>{version}</version>
    </dependency>
    复制代码

我们的项目中是用的5.3.3的版本，还一种是命令行工具，直接执行脚本，需要安装下载 [aviator][] 文件，保存在path的路径下修改为可执行文件，我们主要是用到第一种在java中执行的方式

⚠从 5.3 版本开始， AviatorScript 还支持了解释执行模式，这种模式下，将生成 [AviatorScript 自身设计的指令][AviatorScript]并解释执行，这样就不依赖 asm，也不会生成字节码，在 Android 等非标准 Java 平台上就可以运行。

#### 运行一个简单的AviaatorScript脚本 ####

创建文件丢在resources文件夹的examples目录下

## examples/hello.av
    
    println("hello, AviatorScript!");
    复制代码

编写测试类运行

public class RunScriptExample {
    
      public static void main(final String[] args) throws Exception {
        Expression exp = AviatorEvaluator.getInstance().compileScript("examples/hello.av");
      
        exp.execute();
    
      }
    
    }
    复制代码

其他例子

public class RunScriptExample {
        public static void main(final String[] args) throws Exception {
            // 1 -> 基于脚本
            Expression exp = AviatorEvaluator.getInstance().compileScript("examples/hello.av");
            exp.execute();
    
           // 2 -> 基于变量
            String expression = "a+b+(c-1)";
            Expression compiledExp = AviatorEvaluator.compile(expression);
            Long result =
                    (Long)compiledExp.execute(compiledExp.newEnv("a", 2, "b",2, "c", 2));
            System.out.println(result);
    
            // 3 -> 基于java函数
            AviatorEvaluator.setFunctionMissing(JavaMethodReflectionFunctionMissing.getInstance());
            System.out.println(AviatorEvaluator.execute("max(4,8)"));
    
    
        }
    
    }
    // -> 输出结果
    // hello, AviatorScript!
    // 5
    // 8
    复制代码

### 基本类型和语法 ###

`AviatorScript`支持常见的几种类型，如数字，布尔值，字符串，也支持大整数，`BigDecimal`，正则

数字

`AviatorScript` 中并没有 `byte/short/int` 等类型，统一整数类型都为 long，支持的范围也跟 java 语言一样，整数也可以使用十六进制表示，以`0X`或者`0x`开头的数字，比如0xFF(255),整数可以参与所有的算术运算，比如加减乘除和取模

// 整数除整数也是一个整数 遵循 java 的整数运算规则，运算符优先级也和java一样
    let a = 99;
    let b = 0xFF;
    let c = -99;
    
    println(a + b);
    println(a / b);
    println(a- b + c);
    println(a + b * c);
    println(a- (b - c));
    println(a/b * b + a % b);
    复制代码

大整数

超过long类型的整数，对应`java.math.BigInteger`,超过long范围的变量会自动提升，或者用数字`N`结尾

⚠**默认的 long 类型在计算后如果超过范围溢出后，不会自动提升为 BigInt，但是 BigInt 和 long 一起参与算术运算的时候，结果为 BigInt 类型**

浮点数

浮点数只支持double类型，双精度64位，常用的表示方式有两种一种是带小数点的数字比如1.0012，或者是科学计数法1e-2

高精度计算（Decimal）

一般涉及到精确运算的场景，比如我们项目中用到的薪资计算一般可以采用Decimal来实现，对应java里面的`BigDecimal`类型，只要浮点数以为M结尾就会自动识别为decimal类型，比如1.3M

⚠除了 double 以外的数字类型和 decimal 一起运算，结果为 decimal。任何有 double 参与的运算，结果都为 double。

默认运算精度是`MathContext.DECIMAL128` ，你可以通过修改引擎配置项 `Options.MATH_CONTEXT` 来改变，如果觉的为浮点数添加 `M` 后缀比较麻烦，希望所有浮点数都解析为 decimal ，可以开启 `Options.ALWAYS_PARSE_FLOATING_POINT_NUMBER_INTO_DECIMAL` 选项。

数字类型转换

*  单一类型的运算，结果不变
 *  多种类型参与的运算，按照下列顺序： `long -> bigint -> decimal -> double` 自动提升，比如 long 和 bigint 运算结果为 bigint， long 和 decimal 运算结果为 decimal，任何类型和 double 一起运算结果为 double

字符串

对应java里面是String字符串类型，单引号或者双引号括起来的文本串，如’helloworld’，变量如果传入的是String或者Character也将转为String类型。

nil类型

`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。

数组

`tuple` 函数可以创建一个**固定大小的数组**，等价 java 的类型为 `Object []`

let t = tuple(1, 2, "hello", 3.14);
    
    println("type of t: " + type(t)); 
    println("count of t: "+ count(t));
    // count 可以获取数组长度， `t[x]`  可以访问索引位置 x 的元素，同样也可以赋值特定位置的元素：
    复制代码

tuple可以丢入任何类型的元素，如果需要创建特定类型的就需要用到`seq.array(type, ..args)`,比如创建一个int类型的数组

let a = seq.array(int, 1, 2, 3, 4);
    复制代码

创建空数组使用`seq.array_of(type, len)`

集合 List, Map 和 Set

// 创建一个list集合 
    let list = seq.list(1, 2, 3);
    // 创建一个全部是x的list个数为10
    let list = repeat(10, "a");
    // 创建一个map ，`seq.map` 接受偶数个参数或者 0 个参数，不传入任何参数就是一个空的 map，可以通
    //过 `seq.put` 来增加元素,对于 map ，你可以用 `m.{key}` 的方式来访问
    seq.map(k1, v1, k2, v2 ...)
    // 创建一个set
    let s = seq.set(1, 2, 2, "hello", 3.3, "hello");
    复制代码

你有一个函数，可以产生元素，你想重复调用 n 次来产生一个集合，可以用 `repeatedly(n, fn)` 集合的添加和访问使用`seq.add`和`seq.get`,删除元素使用`seq.remove`,

转义

同样，和其他语言类似，遇到特殊字符，AviatorScript 中的字符串也支持转义字符，和 java 语言一样，通过 `\` 来转义一个字符，比如我们想表示的字符串中有单引号，如果我们继续使用单引号来表示字符串，这时候就需要用到转义符,比如

println('Dennis\'s car');
    复制代码

特殊字符，比如 `\r` 、 `\n` 、 `\t` 等也是同样支持

字符串拼接可以使用加法，或者字符串插值

let name = "aviator";
    let a = 1;
    let b = 2;
    let s = "hello, #{name}, #{a} + #{b} = #{a + b}";
    复制代码

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。

*  `x && y` 表示**并且**的关系，x 为真，并且 y 为真的情况下，结果为 true，否则 false。
 *  `x || y` 表示**或者**的关系， x 为真，或者 y 为真，结果就为 true，两者都为假值的时候结果为 false。
 *  `!x` **否定**运算符，如果 x 为 true，则结果为 false，反之则为 true。

三元表达式

和java里面的三元表达式差不多，但是唯一不一样的就是他支持两返回的结果可以不一样

正则表达式

`AviatorScript` 中正则表达式也是一等公民，作为基本类型来支持， / 括起来的正则表达式就是一个 `java.util.Pattern` 实例，例如 `/\d+/` 表示 1 个或者多个数字，正则表达式语法和 java 完全相同，但是对于需要转义的字符不需要连续的反斜杠 `\\` ，只要一个 `\` 即可，比如我们要匹配 .av 为结尾的文件，正则可以写成 `/^.*\.av$/` ，这里的 `\.` 来转义后缀里的 `.` 符号。

条件语句

和java差不多，他的值**就是实际执行的分支语句的结果**

// 代码块都必须用大括号包起来，哪怕是单行语句，这跟 java 是不一样的
    if(true) {
       println("in if body");
    }
    
    let a = if (true) {
     	1
    };
    
    p("a is :" + type(a) +", " + a);
    // 输出a is :long, 1
    复制代码

循环语句

AviatorScript 支持 `for` 和 `while` 两种循环语句，**循环语句的结果是最后一次迭代过程中返回的值**

## examples/for_range1.av
    
    for i in range(0, 10) {
      println(i);
    }
    复制代码

流程控制语句也支持continue/break/return，其中在执行代码块中途跳过剩余代码，继续下个迭代，可以用 `continue`，中途跳出迭代，可以用 break，return 有类似 `break` 的效果，也可以从循环中跳出，但是它会将整个脚本（或者函数）中断执行并返回，而不仅仅是跳出循环

while 语句

也和java差不多

let sum = 1;
    
    while sum < 1000 {
      sum = sum + sum;
    }
    
    println(sum);
    复制代码

除了条件语句和循环语句还有一种大括号起的块叫Block,这个值就是这个块里最后一个执行的表达式的值

let c = {
      let a = 1;
      let b = 2;
      a + b
    };
    
    p("c is :" + type(c) +", " + c);
    // c is :long, 3
    复制代码

运算符

支持幂运算，Aviator支持所有的Java位运算符，包括`&" “|” “^” “~” “>>” “<<” “>>>`和运算符别名

注释

仅支持 `##` 单行注释

异常处理

AviatorScript 完整支持了 java 的异常处理机制，只是做了一些简化：

try {
    	throw "an exception";
     } catch(e) { //AviatorScript 允许不指定异常类型，等价于  `catch(Throwable e)` 。
           // 打印异常堆栈 e.printStackTrace()
    	pst(e); 
     } finally { // AviatorScript 中同样支持 `finally` 语句，这跟 Java 保持一致
      p("finally");
     }
    复制代码

从 5.1.0 开始， catch 语句支持单个语句同时捕捉多个异常，当其中一个匹配的时候，就执行分支代码，例如：

try {
      throw new java.io.IOException("test");
    } catch(IllegalArgumentException | IllegalStateException | java.io.IOException e) {
      pst(e);
    }
    复制代码

### 函数 ###

函数可以通过`fn`来定义命名一个函数,下面的代码表示我们定义了一个叫add的函数，这个函数接受x,y两个参数，返回两者相加的结果，因为AviatorScript是动态类型系统所以不需要定义参数类型和返回值类型，函数可以通过return语句直接返回，如果没有声明return默认返回表达式的最后一个值(不能加;号)

fn add(x, y) {
      return x + y;
    }
    
    three = add(1, 2);
    println(three);
    复制代码

从 5.2 开始，aviatorscript 支持参数个数的函数重载

fn join(s1) {
      "#{s1}"
    }
    fn join(s1, s2) {
      "#{s1}#{s2}"
    }
    
    fn join(s1, s2, s3) {
     "#{s1}#{s2}#{s3}"
    }
    
    p(join("hello"));
    p(join("hello", " world"));
    p(join("hello", " world", ", aviator"));
    复制代码

从 5.2 版本开始，aviatorscript 也支持了不定参数个数的函数定义，跟 java 的要求类似，也要求可变参数只能出现在参数列表的最后一个位置，并且用 `&` 作为前缀

fn join(sep, &args) {
      let s = "";
      let is_first = true;
      for arg in args {
        if is_first {
          s = s + arg;
          is_first = false;
        }else {
          s = s + sep + arg;
        }
      }
    
      return s;
    }
    
    p(join(" ", "a", "b", "c"));
    p(join(",", "a", "b", "c", "d"));
    p(join(",", "a"));
    复制代码

参数解包

fn add(a, b) {
     a + b
    }
    
    let list = seq.list(1, 2);
    p(add(*list));
    复制代码

匿名函数

匿名函数的基本定义形式是

lambda (参数1,参数2...) -> 参数体表达式 end
    复制代码

自定义函数和调用 Java 方法

如果你想在 AviatorScript 中调用 Java 方法，除了内置的[函数库][Link 1]之外，你还可以通过下列方式来实现：

1.  自定义函数
2.  自动导入 java 类方法
3.  FunctionMissing 机制

自定义函数

可以通过java代码注入自定义函数

@SneakyThrows
    @PostMapping("/system-function")
    @ApiOperation(value = "系统内置函数")
    public Object calculateBySystemFunction(@RequestBody
                                  @Validated RuleEngineFunctionDTO ruleEngineFunctionDTO) {
       return ruleEngineService.calculateBySystemFunction(ruleEngineFunctionDTO);
    }
    复制代码

/**
     * 系统内置函数
     *
     * @param ruleEngineFunctionDTO {@link RuleEngineFunctionDTO}
     * @return 结果
     * @throws IOException
     */
    Object calculateBySystemFunction(RuleEngineFunctionDTO ruleEngineFunctionDTO) throws IOException;
    复制代码

@Override
    @SneakyThrows
    public Object calculateBySystemFunction(RuleEngineFunctionDTO ruleEngineFunctionDTO) {
       String functionClassPath = ruleEngineFunctionDTO.getFunctionClassPath();
       Class<AbstractFunction> clazz = (Class<AbstractFunction>) Class.forName(functionClassPath);
       AviatorEvaluator.addFunction(clazz.getDeclaredConstructor(AbstractFunction.class).newInstance());
       return AviatorEvaluator.execute(ruleEngineFunctionDTO.getExpression());
    }
    复制代码

@Data
    @ApiModel
    @NoArgsConstructor
    public class RuleEngineFunctionDTO {
    
       @ApiModelProperty(value = "自定义函数路径")
       @NotNull(message = "自定义函数不能为空")
       String functionClassPath;
    
       @ApiModelProperty(value = "计算表达式")
       @NotBlank(message = "计算表达式不能为空")
       String expression;
    
    }
    复制代码

@NoArgsConstructor
    public class AddFunction extends AbstractVariadicFunction {
    
       @Override
       public AviatorObject variadicCall(Map<String, Object> env, AviatorObject... args) {
          long res = 0L;
          for (AviatorObject arg : args) {
             res += Long.parseLong(String.valueOf(arg.getValue(env)));
          }
          return AviatorRuntimeJavaType.valueOf(res);
       }
    
       @Override
       public String getName() {
          return "add";
       }
    }
    复制代码

上述例子是实现了自定义可变参数函数的例子，如果固定的参数可以实现`AviatorFunction`接口

lambda 自定义函数

除了用 java 代码实现自定义函数之外，你也可以使用 lambda 来定义

AviatorEvaluator.defineFunction("add", "lambda (x,y) -> x + y end");
    AviatorEvaluator.execute("add(1,2)"); // 结果为 3
    复制代码

调用 Java 实例方法（基于反射）

`JavaMethodReflectionFunctionMissing` 是一个特殊的 function missing 实现，它基于反射，自动调用传入的第一个参数的实例方法，将 `method(instance, args...)` 调用转化为 `instance.method(args...)` 调用

// 启用基于反射的方法查找和调用
        AviatorEvaluator.setFunctionMissing(JavaMethodReflectionFunctionMissing.getInstance());
        // 调用 String#indexOf
        System.out.println(AviatorEvaluator.execute("indexOf('hello world', 'w')"));
        // 调用 Long#floatValue
        System.out.println(AviatorEvaluator.execute("floatValue(3)"));
        // 调用 BigDecimal#add
        System.out.println(AviatorEvaluator.execute("add(3M, 4M)"));
    复制代码

这个方式提供了最大的方法调用灵活性，只要将调用的对象作为第一个参数传入，就会自动查找该对象是否拥有对应的 public 实例方法，如果有，就转为反射调用进行。

当然也存在缺陷：

*  和导入 java 方法类似，性能相比自定义函数较差，接近 3 倍的差距，原因也是反射。
 *  无法调用静态方法，静态方法调用仍然需要采用其他两种方式。
 *  如果第一个参数为 null，无法找出方法，因为没有对象 class 信息。

当然还有很多种函数定义方式，比如从spring容器中加载自定义函数，从classpath下面加载自定义函数

函数和Runnable，Callable

Aviator 中的函数都实现了 Java 中的 `Runnable` 和 `Callable` 接口，只要这个函数是无参的，就可以直接作为 `Runnable` 和 `Callable` 的实现使用，比如传给 `Thread` 构造函数，作为线程任务执行

let r = lambda() ->
      p("run in thread");
    end;
    
    let t = new Thread(r);
    start(t);
    join(t);
    复制代码

使用java来自定义模块

除了支持exports 和模块，利用`exports.sort = qsort;`将模块暴露出去并且命名qsort，在另外的文件中可以利用let q = require('examples/qsort.av')来进行引入

@Import(ns = "str")
      public static class StringModule {
        public static boolean isBlank(final String s) {
          return s == null || s.trim().length() == 0;
        }
      }
    复制代码

AviatorEvaluator.getInstance().addModule(StringModule.class);
    复制代码

String script = "let str = require('str'); str.isBlank(s) ";
    
        System.out.println(AviatorEvaluator.execute(script, AviatorEvaluator.newEnv("s", "hello")));
        System.out.println(AviatorEvaluator.execute(script, AviatorEvaluator.newEnv("s", " ")));
        System.out.println(AviatorEvaluator.execute(script, AviatorEvaluator.newEnv("s", null)));

作者：谭言西  
链接：https://juejin.cn/post/7197965654104014906

[aviator]: https://link.juejin.cn?target=https%3A%2F%2Fraw.githubusercontent.com%2Fkillme2008%2Faviator%2Fmaster%2Fbin%2Faviator
[AviatorScript]: https://link.juejin.cn?target=https%3A%2F%2Fwww.yuque.com%2Fboyan-avfmj%2Faviatorscript%2Fefmxgg
[Link 1]: https://link.juejin.cn?target=https%3A%2F%2Fwww.yuque.com%2Fboyan-avfmj%2Faviatorscript%2Fashevw