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Java中的動態代碼編程

編輯:關於JAVA
 

O2O互聯網的運營開發最大的特點就是每次運營活動規則千奇百怪,需要有許多個性化的配置,如何例A活動需要針對新用戶做發紅包的活動,B活動針對 全部用戶做發紅包活動,而在B活動中針對新用戶發x面額的紅包,而針對老用戶發y面值的紅包。兩個活動規則差別較大,如果每次都個性化開發,會非常浪費時 間,因此如何支持規則的動態配置是個很大的挑戰。

Java不是解決動態層問題的理想語言,這些動態層問題包括原型設計、腳本處理等。

公司的項目主要基於Java平台,在實踐中發現主要有兩種方式可以實現:
1.統一表達式語言
2.動態語言,如Groovy

JUEL(Java 統一表達式語言)

Java*統一表達式語言(英語:Unified Expression Language,簡稱JUEL*)是一種特殊用途的編程語言,主要在Java Web應用程序用於將表達式嵌入到web頁面。Java規范制定者和Java Web領域技術專家小組制定了統一的表達式語言。JUEL最初包含在JSP 2.1規范JSR-245中,後來成為Java EE 7的一部分,改在JSR-341中定義。

主要的開源實現有:OGNL ,MVEL ,SpEL ,JUEL ,Java Expression Language (JEXL) ,JEval ,Jakarta JXPath 等。這裡主要介紹在實踐中使用較多的MVEL、OGNL和SpEL。

OGNL(Object Graph Navigation Library)

在Struts 2 的標簽庫中都是使用OGNL表達式訪問ApplicationContext中的對象數據,OGNL主要有三個重要因素:
1.Expression

Expression是整個OGNL的核心內容,所有的OGNL操作都是針對表達式解析後進行的。通過Expression來告知OGNL操作到 底要干些什麼。因此,Expression其實是一個帶有語法含義的字符串,整個字符串將規定操作的類型和內容。OGNL表達式支持大量 Expression,如“鏈式訪問對象”、表達式計算、甚至還支持Lambda表達式。
1.Root對象:

OGNL的Root對象可以理解為OGNL的操作對象。當我們指定了一個表達式的時候,我們需要指定這個表達式針對的是哪個具體的對象。而 這個具體的對象就是Root對象,這就意味著,如果有一個OGNL表達式,那麼我們需要針對Root對象來進行OGNL表達式的計算並且返回結果。
1.ApplicationContext

有個Root對象和Expression,我們就可以使用OGNL進行簡單的操作了,如對Root對象的賦值與取值操作。但是,實際上在OGNL的 內部,所有的操作都會在一個特定的數據環境中運行。這個數據環境就是ApplicationContext(上下文環境)。OGNL的上下文環境是一個 Map結構,稱之為OgnlContext。Root對象也會被添加到上下文環境當中去。
Foo foo = new Foo();
foo.setName("test");
Map<string, object=""> context = new HashMap<string, object="">();
context.put("foo",foo);
String expression = "foo.name == 'test'";
try {
Boolean result = (Boolean) Ognl.getValue(expression,context);
System.out.println(result);
} catch (OgnlException e) {
e.printStackTrace();
}


這段代碼就是判斷對象foo的name屬性是否為test。

OGNL的具體語法參見OGNL language guide 。

MVEL

MVEL最初作為Mike Brock創建的 Valhalla項目的表達式計算器(expression evaluator)。Valhalla本身是一個早期的類似 Seam 的“開箱即用”的Web 應用框架,而 Valhalla 項目現在處於休眠狀態, MVEL則成為一個繼續積極發展的項目。相比最初的OGNL、JEXL和JUEL等項目,而它具有遠超它們的性能、功能和易用性 – 特別是集成方面。它不會嘗試另一種JVM語言,而是著重解決嵌入式腳本的問題。

MVEL特別適用於受限環境 – 諸如由於內存或沙箱(sand-boxing)問題不能使用字節碼生成。它不是試圖重新發明Java,而是旨在提供一種Java程序員熟悉的語法,同時還加入了簡短的表達式語法。

MVEL主要使用在Drools,是Drools規則引擎不可分割的一部分。

MVEL語法較為豐富,不僅包含了基本的屬性表達式,布爾表達式,變量復制和方法調用,還支持函數定義,詳情參見MVEL Language Guide 。

MVEL在執行語言時主要有解釋模式(Interpreted Mode)和編譯模式(Compiled Mode )兩種:
1.解釋模式(Interpreted Mode)是一個無狀態的,動態解釋執行,不需要負載表達式就可以執行相應的腳本。
2.編譯模式(Compiled Mode)需要在緩存中產生一個完全規范化表達式之後再執行。

解釋模式
//解釋模式
Foo foo = new Foo();
foo.setName("test");
Map context = new HashMap();
String expression = "foo.name == 'test'";
VariableResolverFactory functionFactory = new MapVariableResolverFactory(context);
context.put("foo",foo);
Boolean result = (Boolean) MVEL.eval(expression,functionFactory);
System.out.println(result);


編譯模式
//編譯模式
Foo foo = new Foo();foo.setName("test");Map context = new HashMap();String expression = "foo.name == 'test'";VariableResolverFactory functionFactory = new MapVariableResolverFactory(context);context.put("foo",foo);
Serializable compileExpression = MVEL.compileExpression(expression);
Boolean result = (Boolean) MVEL.executeExpression(compileExpression, context, functionFactory);


SpEL

SpEl(Spring表達式語言)是一個支持查詢和操作運行時對象導航圖功能的強大的表達式語言。 它的語法類似於傳統EL,但提供額外的功能,最出色的就是函數調用和簡單字符串的模板函數。SpEL類似於Struts2x中使用的OGNL表達式語言, 能在運行時構建復雜表達式、存取對象圖屬性、對象方法調用等等,並且能與Spring功能完美整合,如能用來配置Bean定義。

SpEL主要提供基本表達式、類相關表達式及集合相關表達式等,詳細參見Spring 表達式語言 (SpEL) 。

類似與OGNL,SpEL具有expression(表達式),Parser(解析器),EvaluationContext(上下文)等基本概念;類似與MVEL,SpEl也提供了解釋模式和編譯模式兩種運行模式。
//解釋器模式
Foo foo = new Foo();
foo.setName("test");
// Turn on:
// - auto null reference initialization
// - auto collection growing
SpelParserConfiguration config = new SpelParserConfiguration(true,true);
ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser(config);
String expressionStr = "#foo.name == 'test'";
StandardEvaluationContext context = new StandardEvaluationContext();
context.setVariable("foo",foo);
Expression expression = parser.parseExpression(expressionStr);
Boolean result = expression.getValue(context,Boolean.class);

//編譯模式
config = new SpelParserConfiguration(SpelCompilerMode.IMMEDIATE, RunSpel.class.getClassLoader());
parser = new SpelExpressionParser(config);
context = new StandardEvaluationContext();
context.setVariable("foo",foo);
expression = parser.parseExpression(expressionStr);
result = expression.getValue(context,Boolean.class);


Groovy

Groovy除了Gradle 上的廣泛應用之外,另一個大范圍的使用應該就是結合Java使用動態代碼了。Groovy的語法與Java非常相似,以至於多數的Java代碼也是正確的Groovy代碼。Groovy代碼動態的被編譯器轉換成Java字節碼。由於其運行在JVM上的特性,Groovy可以使用其他Java語言編寫的庫。

Groovy可以看作給Java靜態世界補充動態能力的語言,同時Groovy已經實現了java不具備的語言特性:
1.函數字面值;
2.對集合的一等支持;
3.對正則表達式的一等支持;
4.對xml的一等支持;

Groovy作為基於JVM的語言,與表達式語言存在語言級的不同,因此在語法上比表達還是語言更靈活。Java在調用Groovy時,都需要將Groovy代碼編譯成Class文件。

Groovy 可以采用GroovyClassLoader、GroovyShell、GroovyScriptEngine和JSR223 等方式與Java語言集成。

GroovyClassLoader

GroovyClassLoader是一個定制的類裝載器,負責解釋加載Java類中用到的Groovy類,也可以編譯,Java代碼可通過其動態加載Groovy腳本並執行。
class FooCompare{
boolean compare(String toCompare){
Foo foo = new Foo();
foo.name = "test";
return foo.name == toCompare;
}
}

GroovyClassLoader loader = new GroovyClassLoader();
Class groovyClass = null;
try {
String path = "FooCompare.groovy";
groovyClass = loader.parseClass(new File(path));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
GroovyObject groovyObject = null;
try {
groovyObject = (GroovyObject) groovyClass.newInstance();
} catch (InstantiationException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
result = groovyObject.invokeMethod("compare", "test");
assert result.equals(Boolean.TRUE);
System.out.print(result);


GroovyShell

GroovyShell允許在Java類中(甚至Groovy類)求任意Groovy表達式的值。可以使用Binding對象輸入參數給表達式,並最終通過GroovyShell返回Groovy表達式的計算結果。
Foo foo = new Foo();
foo.setName("test");
Binding binding = new Binding();
binding.setVariable("foo",foo);
GroovyShell shell = new GroovyShell(binding);
String expression = "foo.name=='test'";
Object result = shell.evaluate(expression);
assert result.equals(Boolean.TRUE);


GroovyScriptEngine

GroovyShell多用於推求對立的腳本或表達式,如果換成相互關聯的多個腳本,使用GroovyScriptEngine會更好些。 GroovyScriptEngine從您指定的位置(文件系統,URL,數據庫,等等)加載Groovy腳本,並且隨著腳本變化而重新加載它們。如同 GroovyShell一樣,GroovyScriptEngine也允許您傳入參數值,並能返回腳本的值。

FooScript.groovy
package blog.brucefeng.info.groovy

foo.name=="test";

Foo foo = new Foo();
foo.setName("test");
Binding binding = new Binding();
binding.setVariable("foo",foo);
String[] paths = {"/demopath/"}
GroovyScriptEngine gse = new GroovyScriptEngine(paths);
try {
result = gse.run("FooScript.groovy", binding);
} catch (ResourceException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ScriptException e) {
e.printStackTrace();
}
assert result.equals(Boolean.TRUE);


JSR223

JSR223 是Java 6提供的一種從Java內部執行腳本編寫語言的方便、標准的方式,並提供從腳本內部訪問Java 資源和類的功能,可以使用其運行多種腳本語言如JavaScript和Groovy等。
Foo foo = new Foo();
foo.setName("test");
ScriptEngineManager factory = new ScriptEngineManager();
ScriptEngine engine1 = factory.getEngineByName("groovy");
engine1.put("foo",foo);
try {
result = engine1.eval(expression);
} catch (javax.script.ScriptException e) {
e.printStackTrace();
}
assert result.equals(Boolean.TRUE);


使用中經常出現的問題

因此Java每次調用Groovy代碼都會將Groovy編譯成Class文件,因此在調用過程中會出現JVM級別的問題。如使用 GroovyShell的parse方法導致perm區爆滿的問題,使用GroovyClassLoader加載機制導致頻繁gc問題和 CodeCache用滿,導致JIT禁用問題等,相關問題可以參考Groovy與Java集成常見的坑 。  

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