在進(jìn)行表單或者流程引擎設(shè)計(jì)時(shí)，我們常常需要構(gòu)建各種各樣的表達(dá)式或者規(guī)則，以此來(lái)驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)流程的順利運(yùn)轉(zhuǎn)。這些表達(dá)式和規(guī)則就如同精密的齒輪，相互協(xié)作，讓業(yè)務(wù)邏輯得以有序執(zhí)行。今天，我們就來(lái)全面盤(pán)點(diǎn)一下 Java 開(kāi)發(fā)中常用的那些表達(dá)式引擎。

這些表達(dá)式引擎在 Java 開(kāi)發(fā)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，相信很多開(kāi)發(fā)者都對(duì)它們有所了解。接下來(lái)，讓我們一起重新深入認(rèn)識(shí)一下它們。

Spring EL

官方資源

• 官方文檔：https://docs.spring.io/spring-framework/reference/core/expressions.html
• 官方示例：https://github.com/spring-projects/spring-framework/tree/master/spring-expression

Spring Expression Language（SpEL）是 Spring 框架中一項(xiàng)強(qiáng)大的功能，它為我們?cè)谶\(yùn)行時(shí)查詢和操作對(duì)象圖提供了便捷且高效的方式。以下是 SpEL 的幾個(gè)核心特性：

• 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理能力：SpEL 允許我們?cè)谶\(yùn)行時(shí)執(zhí)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)查詢和操作。無(wú)論是讀取 bean 的屬性值、調(diào)用方法，還是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯判斷，SpEL 都能輕松應(yīng)對(duì)。這使得我們的應(yīng)用程序能夠根據(jù)不同的運(yùn)行時(shí)條件靈活地處理數(shù)據(jù)。
• 與 Spring 框架深度集成：SpEL 廣泛應(yīng)用于 Spring 的各個(gè)模塊中。在 Spring Security 里，它用于定義訪問(wèn)控制表達(dá)式，幫助我們實(shí)現(xiàn)細(xì)粒度的權(quán)限管理；在 Spring Data 中，可用于查詢條件的定義，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)查詢操作；在 Spring Integration 里，還能實(shí)現(xiàn)消息路由的功能，確保消息準(zhǔn)確地傳遞到目標(biāo)位置。
• 獨(dú)特的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)：SpEL 表達(dá)式通常被包裹在 #{...} 之中。例如，#{property} 可以用來(lái)獲取一個(gè) bean 的屬性值。它支持豐富的運(yùn)算符，包括字符串、布爾、算術(shù)、關(guān)系、邏輯運(yùn)算符，同時(shí)還支持方法調(diào)用、數(shù)組和列表索引訪問(wèn)等操作。這種簡(jiǎn)潔而強(qiáng)大的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)，使得我們可以用簡(jiǎn)潔的代碼實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯。
• 上下文感知特性：SpEL 能夠敏銳地感知 Spring 應(yīng)用上下文里的 Bean。這意味著我們可以直接在表達(dá)式中引用配置好的 bean，從而實(shí)現(xiàn)高度靈活的配置和運(yùn)行時(shí)行為調(diào)整。例如，我們可以在表達(dá)式中引用一個(gè)服務(wù) bean，調(diào)用其方法來(lái)完成特定的業(yè)務(wù)邏輯。
• 智能類型轉(zhuǎn)換服務(wù)：SpEL 提供了內(nèi)置的類型轉(zhuǎn)換服務(wù)，它可以自動(dòng)或者根據(jù)我們的顯式要求，將一種類型的值轉(zhuǎn)換為另一種類型。這在處理不同類型的數(shù)據(jù)時(shí)非常方便，避免了我們手動(dòng)進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換的繁瑣操作。
• 安全防護(hù)機(jī)制：在使用 SpEL 時(shí)，安全性是我們必須要考慮的因素。為了避免注入攻擊，Spring 提供了 ExpressionParser 的配置選項(xiàng)，我們可以通過(guò)它來(lái)限制表達(dá)式的執(zhí)行能力，比如禁用方法調(diào)用或者屬性訪問(wèn)等。這樣可以有效地防止惡意用戶通過(guò)構(gòu)造惡意表達(dá)式來(lái)攻擊我們的應(yīng)用程序。

示例代碼

// 訪問(wèn) Bean 屬性
#{myBean.propertyName}
// 方法調(diào)用
#{myBean.myMethod(args)}
// 三元運(yùn)算符
#{condition ? trueValue : falseValue}
// 列表和數(shù)組訪問(wèn)
#{myList[0]}
// 算術(shù)運(yùn)算
#{2 + 3}

SpEL 工具類

public class SpringExpressionUtil {

    privatestaticfinal SpelExpressionParser EXPRESSION_PARSER = new SpelExpressionParser();

    private SpringExpressionUtil() {}

    /**
     * 針對(duì)提供的根對(duì)象計(jì)算給定的 Spring EL 表達(dá)式。
     *
     * @param rootObject 作為表達(dá)式計(jì)算根的對(duì)象。
     * @param expressionString 要計(jì)算的 Spring EL 表達(dá)式。
     * @param returnType 期望的返回類型。
     * @return 表達(dá)式計(jì)算的結(jié)果。
     */
    publicstatic <T> T evaluateExpression(Map<String, Object> rootObject, String expressionString, Class<T> returnType) {
        StandardEvaluationContext context = new StandardEvaluationContext(rootObject);
        rootObject.forEach(context::setVariable);
        return EXPRESSION_PARSER.parseExpression(expressionString).getValue(context, returnType);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Object> map = new HashMap<>();
        map.put("name", "lybgeek");
        map.put("hello", "world");
        System.out.println(evaluateExpression(map, "#root.get('name')", String.class));
    }
}

OGNL

官方資源

• 官方文檔：https://ognl.orphan.software/language-guide
• 官方示例：https://github.com/orphan-oss/ognl

OGNL（Object - Graph Navigation Language）是一種強(qiáng)大的表達(dá)式語(yǔ)言，專門(mén)用于獲取和設(shè)置 Java 對(duì)象的屬性。它在許多 Java 框架中都扮演著重要的角色，尤其是在 Apache Struts2 框架中，被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)綁定和操作對(duì)象圖。

關(guān)鍵特性

• 簡(jiǎn)潔的表達(dá)式語(yǔ)法：OGNL 允許我們以極其簡(jiǎn)單的字符串形式編寫(xiě)表達(dá)式來(lái)訪問(wèn)對(duì)象屬性。例如，person.name 就可以輕松獲取 person 對(duì)象的 name 屬性。這種簡(jiǎn)潔的語(yǔ)法使得代碼的編寫(xiě)和閱讀都變得非常容易。
• 強(qiáng)大的鏈?zhǔn)綄?dǎo)航功能：它支持鏈?zhǔn)秸{(diào)用，讓我們可以深入對(duì)象圖進(jìn)行操作。比如，customer.address.street 會(huì)依次導(dǎo)航到 customer 的 address 屬性，再?gòu)?nbsp;address 獲取 street 屬性。通過(guò)鏈?zhǔn)綄?dǎo)航，我們可以方便地訪問(wèn)對(duì)象的深層屬性。
• 靈活的集合操作能力：OGNL 能夠直接在表達(dá)式中處理集合和數(shù)組，包括遍歷、篩選、投影等操作。例如，customers.{name} 可以獲取所有 customers 集合中每個(gè)元素的 name 屬性。這使得我們?cè)谔幚砑蠑?shù)據(jù)時(shí)更加高效。
• 上下文敏感特性：在解析 OGNL 表達(dá)式時(shí)，會(huì)充分考慮一個(gè)上下文環(huán)境，這個(gè)環(huán)境包含了變量、對(duì)象以及其他表達(dá)式可能需要的信息。通過(guò)上下文環(huán)境，我們可以在表達(dá)式中引用其他變量和對(duì)象，實(shí)現(xiàn)更加靈活的邏輯處理。
• 豐富的方法與構(gòu)造器支持：除了屬性訪問(wèn)，OGNL 還支持調(diào)用對(duì)象的方法和構(gòu)造新對(duì)象。比如，@myUtil.trim(name) 可以調(diào)用工具類方法，new java.util.Date() 則可以創(chuàng)建新對(duì)象。這為我們?cè)诒磉_(dá)式中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯提供了更多的可能性。
• 全面的邏輯運(yùn)算支持：它支持 if、else 邏輯，以及 &&、|| 等邏輯運(yùn)算符，使得表達(dá)式能夠處理更為復(fù)雜的邏輯判斷。例如，我們可以使用 if 語(yǔ)句來(lái)根據(jù)不同的條件執(zhí)行不同的操作。
• 便捷的變量賦值功能：OGNL 不僅能夠讀取數(shù)據(jù)，還能設(shè)置對(duì)象屬性的值。例如，person.name = "Alice" 就可以為 person 對(duì)象的 name 屬性賦值。這使得我們可以在表達(dá)式中直接修改對(duì)象的屬性。
• 安全風(fēng)險(xiǎn)防范意識(shí)：和 SpEL 一樣，在使用 OGNL 時(shí)，我們也需要格外注意表達(dá)式注入的安全風(fēng)險(xiǎn)。要確保用戶輸入不會(huì)被直接用于構(gòu)造表達(dá)式，從而防止惡意操作。例如，我們可以對(duì)用戶輸入進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)證和過(guò)濾。

OGNL 工具類

public class OgnlExpressionUtil {

    private OgnlExpressionUtil() {}

    /**
     * 針對(duì)提供的根對(duì)象計(jì)算給定的 Ognl EL 表達(dá)式。
     *
     * @param rootObject 作為表達(dá)式計(jì)算根的對(duì)象。
     * @param expressionString 要計(jì)算的 OGNL EL 表達(dá)式。
     * @param returnType 期望的返回類型。
     * @return 表達(dá)式計(jì)算的結(jié)果。
     */
    publicstatic <T> T evaluateExpression(Map<String, Object> rootObject, String expressionString, Class<T> returnType) {
        Object value = OgnlCache.getValue(expressionString, rootObject);
        if (value != null && value.getClass().isAssignableFrom(returnType)) {
            return (T) value;
        }
        returnnull;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Object> map = new HashMap<>();
        map.put("name", "lybgeek");
        map.put("hello", "world");
        System.out.println(OgnlExpressionUtil.evaluateExpression(map, "#root.name", String.class));
        System.out.println(SpringExpressionUtil.evaluateExpression(map, "#root.get('hello')", String.class));
    }
}

Aviator

官方資源

• 官方文檔：http://fnil.net/aviator/
• 官方示例：https://github.com/killme2008/aviatorscript

Aviator 是一款輕量級(jí)的 Java 表達(dá)式執(zhí)行引擎，專門(mén)為高性能的動(dòng)態(tài)計(jì)算場(chǎng)景而設(shè)計(jì)。它特別適用于那些需要在運(yùn)行時(shí)解析和執(zhí)行復(fù)雜表達(dá)式的應(yīng)用場(chǎng)景。

核心特點(diǎn)

• 卓越的性能表現(xiàn)：Aviator 對(duì)表達(dá)式的編譯和執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行了深度優(yōu)化，特別適合對(duì)性能有嚴(yán)格要求的系統(tǒng)，如金融風(fēng)控、實(shí)時(shí)計(jì)算等領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域中，系統(tǒng)需要快速地處理大量的表達(dá)式，Aviator 的高性能可以滿足這些需求。
• 輕松的集成體驗(yàn)：它提供了簡(jiǎn)單易用的 API 接口，讓我們?cè)?Java 項(xiàng)目中嵌入 Aviator 變得輕而易舉。只需引入依賴，就可以開(kāi)始編寫(xiě)和執(zhí)行表達(dá)式。這大大降低了我們使用 Aviator 的門(mén)檻。
• 豐富的表達(dá)式支持：Aviator 支持幾乎所有常見(jiàn)的運(yùn)算需求，包括數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、比較運(yùn)算、位運(yùn)算、字符串操作、三元運(yùn)算、變量定義與引用、函數(shù)調(diào)用等。這種豐富的表達(dá)式支持使得我們可以用 Aviator 實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯。
• 安全的沙箱機(jī)制：Aviator 提供了沙箱機(jī)制，我們可以通過(guò)它來(lái)限制表達(dá)式的執(zhí)行權(quán)限，比如禁止訪問(wèn)某些方法或字段，從而大大提高應(yīng)用的安全性。在處理用戶輸入的表達(dá)式時(shí)，沙箱機(jī)制可以有效地防止惡意代碼的執(zhí)行。
• 動(dòng)態(tài)腳本執(zhí)行能力：它允許在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)加載和執(zhí)行腳本，這一特性使得它非常適合用于規(guī)則引擎、配置驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)邏輯等場(chǎng)景。我們可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求，動(dòng)態(tài)地加載和執(zhí)行不同的腳本。
• JIT 編譯加速技術(shù)：Aviator 采用即時(shí)編譯技術(shù)，將表達(dá)式編譯成 Java 字節(jié)碼執(zhí)行，進(jìn)一步提升了執(zhí)行效率。通過(guò) JIT 編譯，表達(dá)式的執(zhí)行速度可以得到顯著提高。
• 便捷的數(shù)據(jù)綁定功能：我們可以方便地將 Java 對(duì)象、Map、List 等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)綁定到表達(dá)式上下文中，實(shí)現(xiàn)表達(dá)式與 Java 數(shù)據(jù)的無(wú)縫對(duì)接。這使得我們?cè)诒磉_(dá)式中可以直接使用 Java 數(shù)據(jù)，提高了開(kāi)發(fā)效率。
• 強(qiáng)大的擴(kuò)展能力：Aviator 支持自定義函數(shù)，用戶可以根據(jù)自己的需求擴(kuò)展其功能，增加特定業(yè)務(wù)邏輯的處理能力。例如，我們可以自定義一個(gè)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的業(yè)務(wù)算法。

Aviator 工具類

public finalclass AviatorExpressionUtil {

    private AviatorExpressionUtil() {}

    /**
     * 執(zhí)行 Aviator 表達(dá)式并返回結(jié)果
     *
     * @param expression Aviator 表達(dá)式字符串
     * @param env 上下文環(huán)境，可以包含變量和函數(shù)
     * @return 表達(dá)式計(jì)算后的結(jié)果
     */
    publicstatic <T> T evaluateExpression(Map<String, Object> env, String expression, Class<T> returnType) {
        Object value = AviatorEvaluator.execute(expression, env);
        if (value != null && value.getClass().isAssignableFrom(returnType)) {
            return (T) value;
        }
        returnnull;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Object> map = new HashMap<>();
        map.put("name", "lybgeek");
        map.put("hello", "world");
        Map<String, Object> env = new HashMap<>();
        env.put("root", map);
        System.out.println(evaluateExpression(env, "#root.name", String.class));
    }
}

Mvel2

官方資源

• 官方文檔：https://juejin.cn/post/mvel.documentnode.com/
• 官方示例：https://github.com/mvel/mvel

MVEL2（MVFLEX Expression Language 2）是一個(gè)強(qiáng)大且靈活的 Java 庫(kù)，用于解析和執(zhí)行表達(dá)式語(yǔ)言。它是 MVEL 項(xiàng)目的第二代版本，旨在提供高效、簡(jiǎn)潔的方式來(lái)操作對(duì)象和執(zhí)行邏輯。

關(guān)鍵特性與使用指南

• 動(dòng)態(tài)類型與靜態(tài)類型混合支持：MVEL 支持動(dòng)態(tài)類型，同時(shí)也允許靜態(tài)類型檢查。這意味著我們可以根據(jù)實(shí)際需求選擇是否在編譯時(shí)檢查類型錯(cuò)誤，增加了代碼的靈活性和安全性。例如，在一些快速開(kāi)發(fā)的場(chǎng)景中，我們可以使用動(dòng)態(tài)類型來(lái)提高開(kāi)發(fā)效率；而在對(duì)類型安全要求較高的場(chǎng)景中，我們可以使用靜態(tài)類型檢查來(lái)避免類型錯(cuò)誤。
• 簡(jiǎn)潔的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)：MVEL 語(yǔ)法基于 Java 但更加簡(jiǎn)潔，便于編寫(xiě)和閱讀。它適用于快速構(gòu)建表達(dá)式和小型腳本。例如，我們可以用更簡(jiǎn)潔的代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的邏輯，減少代碼的冗余。
• 便捷的屬性訪問(wèn)與方法調(diào)用：類似于其他表達(dá)式語(yǔ)言，MVEL 允許直接訪問(wèn)對(duì)象屬性和調(diào)用其方法。例如，person.name 可以訪問(wèn) person 對(duì)象的 name 屬性，list.size() 可以調(diào)用 list 對(duì)象的 size() 方法。這使得我們?cè)诓僮鲗?duì)象時(shí)更加方便。
• 豐富的控制流語(yǔ)句支持：MVEL 支持 if、else、switch、循環(huán)（for、while）等控制流結(jié)構(gòu)，使得在表達(dá)式中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邏輯成為可能。我們可以根據(jù)不同的條件執(zhí)行不同的操作，或者對(duì)集合進(jìn)行遍歷操作。
• 強(qiáng)大的模板引擎功能：MVEL2 提供了一個(gè)強(qiáng)大的模板引擎，可以用來(lái)生成文本輸出。它類似于 Velocity 或 Freemarker，但與 MVEL 表達(dá)式無(wú)縫集成。我們可以使用模板引擎來(lái)生成動(dòng)態(tài)的文本內(nèi)容，如郵件模板、報(bào)表等。
• 靈活的變量賦值與函數(shù)定義：MVEL 允許直接在表達(dá)式中定義變量和函數(shù)，支持局部變量和閉包（匿名函數(shù)）。同時(shí)，它還能自動(dòng)或手動(dòng)進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，簡(jiǎn)化了不同數(shù)據(jù)類型間的操作。例如，我們可以在表達(dá)式中定義一個(gè)局部變量，并在后續(xù)的代碼中使用它。
• 良好的集成與擴(kuò)展能力：MVEL 設(shè)計(jì)為易于集成到現(xiàn)有 Java 項(xiàng)目中，同時(shí)提供了擴(kuò)展點(diǎn)，允許用戶定義自定義函數(shù)和操作符。這使得我們可以根據(jù)項(xiàng)目的需求對(duì) MVEL 進(jìn)行擴(kuò)展，增加其功能。
• 高效的性能優(yōu)化：MVEL 關(guān)注執(zhí)行效率，通過(guò)優(yōu)化的編譯器和執(zhí)行引擎來(lái)減少運(yùn)行時(shí)開(kāi)銷。在處理大量的表達(dá)式時(shí)，MVEL 的高性能可以保證系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

Hutool 表達(dá)式引擎門(mén)面

官方文檔

https://doc.hutool.cn/pages/ExpressionUtil/#%E4%BB%8B%E7%BB%8D

Hutool 工具包在 5.5.0 版本之后，將表達(dá)式計(jì)算引擎封裝為門(mén)面模式，提供統(tǒng)一的 API，去除了不同表達(dá)式引擎之間的差異。目前，它支持以下幾種表達(dá)式引擎：

• Aviator
• Apache Jexl3
• MVEL
• JfireEL
• Rhino
• Spring Expression Language (SpEL)

如果上述的表達(dá)式引擎不能滿足我們的需求，Hutool 還支持通過(guò) SPI 進(jìn)行自定義擴(kuò)展。這使得我們可以根據(jù)具體的業(yè)務(wù)需求，靈活地選擇和擴(kuò)展表達(dá)式引擎。

基于 Hutool 封裝的工具類

public class HutoolExpressionUtil {

    private HutoolExpressionUtil() {}

    /**
     * 執(zhí)行表達(dá)式并返回結(jié)果。
     *
     * @param expression 表達(dá)式字符串
     * @param variables 變量映射，鍵為變量名，值為變量值
     * @return 表達(dá)式計(jì)算后的結(jié)果
     */
    publicstatic <T> T evaluateExpression(Map<String, Object> variables, String expression, Class<T> returnType) {
        try {
            Object value = ExpressionUtil.eval(expression, variables);
            if (value != null && value.getClass().isAssignableFrom(returnType)) {
                return (T) value;
            }
        } catch (Exception e) {
            thrownew RuntimeException("Error executing expression: " + expression, e);
        }
        returnnull;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Object> map = new HashMap<>();
        map.put("name", "lybgeek");
        map.put("hello", "world");
        Map<String, Object> variables = new HashMap<>();
        variables.put("root", map);
        System.out.println(evaluateExpression(variables, "root.name", String.class));
    }
}

總結(jié)

本文詳細(xì)介紹了市面上比較常用的幾種表達(dá)式引擎組件。這些引擎各有特點(diǎn)，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。而 Hutool 提供的表達(dá)式門(mén)面模式，為我們使用這些表達(dá)式引擎提供了統(tǒng)一的接口，大大簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)過(guò)程。

Hutool 在工具類方面確實(shí)表現(xiàn)出色，幾乎涵蓋了我們?nèi)粘ｉ_(kāi)發(fā)中所需的大部分工具。

最后，文末的 demo 鏈接還提供了與 Spring 整合的表達(dá)式引擎聚合實(shí)現(xiàn)，感興趣的讀者可以進(jìn)一步查看。

希望通過(guò)本文的介紹，大家能夠?qū)@些 Java 表達(dá)式引擎有更深入的了解，在實(shí)際開(kāi)發(fā)中能夠根據(jù)具體需求選擇合適的表達(dá)式引擎，提高開(kāi)發(fā)效率和代碼質(zhì)量。