《飞行大亨》是我很喜欢的一部电影，不过这里我想介绍的是一个叫Aviator的开源的Java表达式求值器。

一、轮子的必要性

表达式的求值上，java的选择非常多，强大的如Groovy、JRuby，N年没维护的beanshell，包括javaeye上朋友的IKExpression。为什么还需要Aviator？或者说Aviator的特点是什么？

我将Aviator定位在Groovy这样全功能的脚本和IKExpression这样的简易的表达式求值之间的东西，如果你不希望带上Groovy那么庞大的jar却只用上一点点的功能，如果你希望功能和性能上比IKExpression好那么一些，那么也许你可以考虑Aviator。

Aviator的设计思路跟利用GroovyObject的求值是一样，通过编译并动态生成字节码的方式将表达式编译成一个类，然后反射执行这个类，因此会在效率上比纯解释执行的IKExpression好一些。

二、让轮子转起来。

求算术表达式：

importcom.googlecode.aviator.AviatorEvaluator;

publicclassSimpleExample{

publicstaticvoidmain(String[] args){

        Long result=(Long) AviatorEvaluator.execute("1+2+3");

        System.out.println(result);

    }}

执行入口统一为AviatorEvaluator类，它有一系列静态方法。

逻辑表达式和关系运算：

AviatorEvaluator.execute("3>1 && 2!=4 || true");

Aviator支持所有的关系运算符和算术运算符，不支持位运算，同时支持表达式的优先级，优先级跟Java的运算符一样，并且支持通过括号来强制优先级。

使用变量和字符串相加：

String yourname=“aviator”;

        Mapenv=newHashMap();

        env.put("yourname", yourname);

        String result=(String) AviatorEvaluator.execute("'hello ' + yourname", env);

        System.out.println(result);

打印：

hello aviator

字符串可以单引号也可以双引号括起来，并且支持转义字符。变量名称只要是合法的java identifer即可，变量需要用户传入，通过Map指定变量名和值是什么，这里的变量是yourname。

变量的访问支持嵌套访问，也就是dot操作符来访问变量里的属性，假设我们有一个Foo类：

publicstaticclassFoo{

inti;

floatf;

        Date date=newDate();

publicFoo(inti,floatf, Date date){

super();

this.i=i;

this.f=f;

this.date=date;

        }

publicintgetI(){

returni;

        }

publicvoidsetI(inti){

this.i=i;

        }

publicfloatgetF(){

returnf;

        }

publicvoidsetF(floatf){

this.f=f;

        }

publicDate getDate(){

returndate;

        }

publicvoidsetDate(Date date){

this.date=date;

        }

    }

然后在使用一个表达式来描述Foo里的各种属性：

Foo foo=newFoo(100,3.14f,newDate());

        Mapenv=newHashMap();

        env.put("foo", foo);

        String result=                (String) AviatorEvaluator.execute(

"'[foo i='+ foo.i + ' f='+foo.f+' year='+(foo.date.year+1900)+ ' month='+foo.date.month +']'",

                    env);

我们可以通过foo.date.year的方式来访问变量foo中date属性的year值，这是利用commons-beanutils的反射功能实现的，前提是你的变量是合法的JavaBean(public、getter缺一不可)。

三元表达式：

AviatorEvaluator.execute("3>0? 'yes':'no'");

上面都还是一个求值器表达式的常见功能，下面要描述的是Aviator的一些偏脚本性的功能。

类Ruby、Perl的正则匹配，匹配email地址：

AviatorEvaluator.execute("'killme2008'=~/([\\w0-8]+@\\w+[\\.\\w+]+)/");

成功的话返回true，否则返回false。//括起来的字符序列形成一个正则表达式Pattern类型，=~用于匹配，只能在String和Pattern之间使用。

匹配成功，获得匹配的分组，利用变量$digit：

AviatorEvaluator.execute("'killme2008@gmail.com'=~/([\\w0-8]+@\\w+[\\.\\w+]+)/ ? $1:'unknow'");

匹配成功返回$1，表示第一个匹配的分组，也就是用户名 killme2008

函数调用：

AviatorEvaluator.execute("sysdate()");

sysdate()是一个内置函数，返回当前日期，跟new java.util.Date()效果相同。

更多内置函数:

AviatorEvaluator.execute("string.length('hello')");//求字符串长度AviatorEvaluator.execute("string.contains('hello','h')");//判断字符串是否包含字符串AviatorEvaluator.execute("string.startsWith('hello','h')");//是否以子串开头AviatorEvaluator.execute("string.endsWith('hello','llo')");  是否以子串结尾

AviatorEvaluator.execute("math.pow(-3,2)");//求n次方AviatorEvaluator.execute("math.sqrt(14.0)");//开平方根AviatorEvaluator.execute("math.sin(20)");//正弦函数

可以看到Aviator的函数调用风格非常类似lua或者c。

自定义函数，实现AviatorFunction接口并注册即可，比如我们实现一个add函数用于相加：

importcom.googlecode.aviator.AviatorEvaluator;

importcom.googlecode.aviator.runtime.function.FunctionUtils;

importcom.googlecode.aviator.runtime.type.AviatorDouble;

importcom.googlecode.aviator.runtime.type.AviatorFunction;

importcom.googlecode.aviator.runtime.type.AviatorObject;

classAddFunctionimplementsAviatorFunction{

publicAviatorObject call(Mapenv, AviatorObject

 args){

if(args.length!=2){

thrownewIllegalArgumentException("Add only supports two arguments");

            }            Number left=FunctionUtils.getNumberValue(0, args, env);

            Number right=FunctionUtils.getNumberValue(1, args, env);

returnnewAviatorDouble(left.doubleValue()+right.doubleValue());

        }

publicString getName(){

return"add";

        }

    }

注册并调用：

AviatorEvaluator.addFunction(newAddFunction());

        System.out.println(AviatorEvaluator.execute("add(1,2)"));

        System.out.println(AviatorEvaluator.execute("add(add(1,2),100)"));

函数可以嵌套调用。

三、不公平的性能测试

基本介绍完了，最后给些测试的数据，下列的测试场景都是每个表达式预先编译，然后执行1000万次，测量执行耗时。

场景1：

算术表达式   1000+100.0*99-(600-3*15)/(((68-9)-3)*2-100)+10000%7*71

结果：

测试

耗时(单位:秒)

Aviator

14.0

Groovy

79.6

IKExpression

159.2

场景2：

计算逻辑表达式和三元表达式混合： 6.7-100>39.6?5==5?4+5:6-1:!(100%3-39.0<27)?8*2-199:100%3

测试结果：

测试

耗时(单位:秒)

Aviator

11.0

Groovy

13.0

IKExpression

168.8

场景3：

计算算术表达式和逻辑表达式的混合，带有5个变量的表达式：

i*pi+(d*b-199)/(1-d*pi)-(2+100-i/pi)%99==i*pi+(d*b-199)/(1-d*pi)-(2+100-i/pi)%99

变量设定为：

inti=100;

floatpi=3.14f;

doubled=-3.9;

byteb=(byte)4;

booleanbool=false;

每次执行前都重新设置这些变量的值。

结果：

测试

耗时(单位:秒)

Aviator

31.2

Groovy

9.7

IKExpression

编译错误

场景4：

Aviator执行 sysdate()

groovy执行 new java.util.Date()

IKExpression执行 $SYSDATE()

结果:

测试

耗时(单位:秒)

Aviator

22.6

Groovy

13.9

IKExpression

25.4

原始的测试报告在这里。

四、结语

能看到这里，并且感兴趣的朋友请点击项目主页：

下载地址：

完整的用户手册：

目前版本仍然是1.0.0-RC，希望更多朋友试用并最终release。有什么疑问或者建议请跟贴。