《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。
