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= QLExpress
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image::images/logo.png[]
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【中文版】| link:README-EN.adoc[[English\]]
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image::https://api.star-history.com/svg?repos=alibaba/QLExpress&type=Date[Star History Chart]
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== 背景介绍
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由阿里的电商业务规则演化而来的嵌入式Java动态脚本工具，在阿里集团有很强的影响力，同时为了自身不断优化、发扬开源贡献精神，于2012年开源。
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在基本的表达式计算的基础上，还有以下特色：
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* 灵活的自定义能力，通过 Java API 自定义函数和操作符，可以快速实现业务规则的 DSL
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* 兼容最新的 Java 语法，方便 Java 程序员快速熟悉。熟悉类 C 语言的业务人员使用起来也会非常顺手
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* 原生支持 JSON，快捷定义复杂数据结构
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* 友好的报错提示，无论是编译还是运行时错误，都能精确友好地提示错误位置
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* 独一无二的表达式追踪功能，可以追踪表达式在中间节点计算的值，方便业务人员或者 AI 对线上规则的计算结果进行归因分析
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* 默认安全，脚本默认不允许和应用代码进行交互，如果需要交互，也可以自行定义安全的交互方式
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* 解释执行，不占用 JVM 元空间，可以开启缓存提升解释性能
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* 代码精简，依赖最小，适合所有java的运行环境
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QLExpress4 作为 QLExpress 的最新演进版本，基于 Antlr4 重写了解析引擎，将原先的优点进一步发扬光大，新增了大量特色功能，彻底拥抱函数式编程，在性能和表达能力上都进行了进一步增强。
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> 如果项目还是使用旧版本的 QLExpress，可以跳转 link:https://github.com/alibaba/QLExpress/tree/branch_version_3.x.x[branch_version_3.x.x] 维护分支查看旧版文档。如需升级可以参考 link:#附录一-升级指南[附录一-升级指南]
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场景举例：
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* 电商优惠券规则配置：通过 QLExpress 自定义函数和操作符快速实现优惠规则 DSL，供运营人员根据需求自行动态配置
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* 表单搭建控件关联规则配置：表单搭建平台允许用户拖拽控件搭建自定义的表单，利用 QLExpress 脚本配置不同控件间的关联关系
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* 流程引擎条件规则配置
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* 广告系统计费规则配置
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\...\...
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== 新版特色
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新版本并不是对旧版本的简单功能重构，而是我们基于对用户需求的洞察，对下一代规则表达式引擎的探索。拥有许多非常实用，但是在其他引擎中缺失的重要功能。
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=== 表达式计算追踪
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在业务人员完成规则脚本的配置后，很难对其线上执行情况进行感知。比如电商的促销规则，要求用户满足规则 `isVip && 未登录10天以上`。到底有多少线上用户是被 vip 条件拦截，又有多少用户是因为登录条件被拦截？这还是只是仅仅两个条件的简单规则，实际线上情况则更加复杂。
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线上规则执行情况的追踪，不仅仅可以帮助业务人员了解线上的实际情况，排查和修复问题。其沉淀的数据也非常有价值，可以用于后续的规则优化和业务决策。以下是某个规则平台，基于 QLExpress4 的表达式追踪能力，对规则进行归因分析与附注的决策的产品简化图：
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image::images/order_rules_cn.png[]
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归因分析的原理在于利用 QLExpress4 的表达式追踪能力，获得表达式在计算过程中每个中间结果的值， 据此判断表达式最终运行结果产生的原因。
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具体使用方法参考：link:#表达式计算追踪-1[表达式计算追踪]
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=== 原生支持 JSON 语法
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QLExpress4 原生支持 JSON 语法，可以快捷定义复杂的数据结构。
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JSON 数组代表列表（List），而 JSON 对象代表映射（Map），也可以直接定义复杂对象。
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产品上可以基于该特性实现 JSON 映射规则。让用户可以便捷地定义从一个模型向另一个模型的映射关系。以下是某个规则平台，基于该能力实现的模型映射产品简化图：
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image::images/json_map.png[]
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具体使用方法参考：link:#方便语法元素[方便语法元素]
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=== 便捷字符串处理
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QLExpress4 对字符串处理能力进行针对性的增强，在字符串中可以直接通过 `$\{expression}` 嵌入表达式计算结果。
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具体使用方法参考：link:#动态字符串[动态字符串]
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=== 附件透传
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正常情况下，脚本执行需要的全部信息都在 `context` 中。context 中的 key 可以在脚本中作为变量引用，最终传递给自定义函数或者操作符。
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但是出于安全，或者方便使用等因素考虑。有些信息并不希望用户通过变量引用到，比如租户名，密码等等。
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此时可以通过附件（attachments）将这部分信息传递给自定义函数或者操作符使用。
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具体使用方法参考：link:#添加自定义函数与操作符[添加自定义函数与操作符] 其中 `hello` 自定义函数根据附件中租户不同，返回不同的欢迎信息的示例。
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=== 函数式编程
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函数被提升为 QLExpress4 中的第一等公民，可以作为变量使用，也可以作为函数的返回值。并且可以很容易地和 Java 中常见的函数式 API（比如 Stream） 结合使用。
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以下是一个简单的 QLExpress 示例脚本：
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[source,java]
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include::./src/test/resources/testsuite/independent/lambda/lambda_doc.ql[]
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更多使用方法参考：
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* link:#lambda-表达式[Lambda表达式]
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* link:#列表过滤和映射[列表过滤和映射]
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* link:#stream-api[Stream API]
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* link:#函数式接口[函数式接口]
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=== 分号简化
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QLExpress4 支持省略分号，让表达式更加简洁。具体参考 link:#分号[分号]
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== API 快速入门
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=== 引入依赖
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[source,xml]
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<dependency>
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<groupId>com.alibaba</groupId>
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<artifactId>qlexpress4</artifactId>
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<version>4.0.7</version>
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</dependency>
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环境要求：
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* JDK 8 或更高版本
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=== 第一个 QLExpress 程序
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=firstQl]
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更多的表达式执行方式见文档 link:docs/execute.adoc[表达式执行]
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=== 添加自定义函数与操作符
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最简单的方式是通过 Java Lambda 表达式快速定义函数/操作符的逻辑：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=addFunctionAndOperator]
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如果自定义函数的逻辑比较复杂，或者需要获得脚本的上下文信息，也可以通过继承 `CustomFunction` 的方式实现。
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比如下面的 `hello` 自定义函数，根据租户不同，返回不同的欢迎信息：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/test/function/HelloFunction.java[]
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=customComplexFunction]
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QLExpress4还支持通过QLExpress脚本添加自定义函数。需要注意的是，在函数外定义的变量（如示例中的defineTime）在函数定义时就已初始化完成，后续调用函数时不会重新计算该变量的值。
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=addFunctionsDefinedInScript]
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建议尽可能使用Java方式定义自定义函数，这样可以获得更好的性能和稳定性。
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更多自定义语法元素的方式见文档 link:docs/custom-item.adoc[自定义语法元素]
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=== 校验语法正确性
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在不执行脚本的情况下，单纯校验语法的正确性，其中包含了操作符的限制校验，调用 `check` 并且捕获异常，如果捕获到 `QLSyntaxException`，则说明存在语法错误
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=checkSyntax]
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你可以使用 `CheckOptions` 配置更精细的语法校验规则，主要支持以下两个选项：
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1. `operatorCheckStrategy`: 操作符校验策略，用于限制脚本中可以使用的操作符
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2. `disableFunctionCalls`: 是否禁用函数调用，默认为 false
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示例1：使用操作符校验策略（白名单）
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/OperatorLimitTest.java[tag=operatorCheckStrategyExample]
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示例2：禁用函数调用
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=disableFunctionCallsExample]
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=== 解析脚本所需外部变量
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脚本中使用的变量有的是脚本内生，有的是需要从外部通过 `context` 传入的。
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QLExpress4 提供了一个方法，可以解析出脚本中所有需要从外部传入的变量：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=getOutVarNames]
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更多脚本依赖解析工具：
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* `getOutFunctions`: 解析所有需要从外部定义的函数
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* `getOutVarAttrs`：解析所有需要从外部传入变量及其涉及的属性，`getOutVarNames` 的增强版本
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=== 高精度计算
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QLExpress 内部会用 BigDecimal 表示所有无法用 double 精确表示数字，来尽可能地表示计算精度：
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> 举例：0.1 在 double 中无法精确表示
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=bigDecimalForPrecise]
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通过这种方式能够解决一些计算精度问题：
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比如 0.1+0.2 因为精度问题，在 Java 中是不等于 0.3 的。
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而 QLExpress 能够自动识别出 0.1 和 0.2 无法用双精度精确表示，改成用 BigDecimal 表示，确保其结果等于0.3
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=preciseComparisonWithJava]
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除了默认的精度保证外，还提供了 `precise` 开关，打开后所有的计算都使用BigDecimal，防止外部传入的低精度数字导致的问题：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=preciseSwitch]
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=== 安全策略
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QLExpress4 默认采用隔离安全策略，不允许脚本访问 Java 对象的字段和方法，这确保了脚本执行的安全性。如果需要访问 Java 对象，可以通过不同的安全策略进行配置。
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假设应用中有如下的 Java 类：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/inport/MyDesk.java[]
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脚本执行的上下文设置如下：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=securityStrategyContextSetup]
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QLExpress4 提供了四种安全策略：
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==== 1. 隔离策略（默认）
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默认情况下，QLExpress4 采用隔离策略，不允许访问任何字段和方法：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=securityStrategyIsolation]
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==== 2. 黑名单策略
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通过黑名单策略，可以禁止访问特定的字段或方法，其他字段和方法可以正常访问：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=securityStrategyBlackList]
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==== 3. 白名单策略
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通过白名单策略，只允许访问指定的字段或方法，其他字段和方法都会被禁止：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=securityStrategyWhiteList]
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==== 4. 开放策略
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开放策略允许访问所有字段和方法，类似于 QLExpress3 的行为，但需要注意安全风险：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=securityStrategyOpen]
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> 注意：开放策略虽然提供了最大的灵活性，但也带来了安全风险。建议只在受信任的环境中使用，不建议用于处理终端用户输入的脚本。
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==== 策略建议
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建议直接采用默认策略，在脚本中不要直接调用 Java 对象的字段和方法。而是通过自定义函数和操作符的方式（参考 link:#添加自定义函数与操作符[添加自定义函数与操作符]），对嵌入式脚本提供系统功能。这样能同时保证脚本的安全性和灵活性，用户体验还更好。
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如果确实需要调用 Java 对象的字段和方法，至少应该使用白名单策略，只提供脚本有限的访问权限。
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至于黑名单和开放策略，不建议在外部输入脚本的场景使用，除非确保每个脚本都会经过审核。
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=== 调用应用中的 Java 类
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> 需要放开安全策略，不建议用于终端用户输入
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假设应用中有如下的 Java 类(`com.alibaba.qlexpress4.QLImportTester`)：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/QLImportTester.java[]
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在 QLExpress 中有如下两种调用方式。
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==== 1. 在脚本中使用 `import` 语句导入类并且使用
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=importJavaCls]
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==== 2. 在创建 `Express4Runner` 时默认导入该类，此时脚本中就不需要额外的 `import` 语句
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=defaultImport]
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除了用 `ImportManager.importCls` 导入单个类外，还有其他更方便的导入方式：
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* `ImportManager.importPack` 直接导入包路径下的所有类，比如 `ImportManager.importPack("java.util")` 会导入 `java.util` 包下的所有类，QLExpress 默认就会导入下面的包
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** `ImportManager.importPack("java.lang")`
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** `ImportManager.importPack("java.util")`
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** `ImportManager.importPack("java.math")`
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** `ImportManager.importPack("java.util.stream")`
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** `ImportManager.importPack("java.util.function")`
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* `ImportManager.importInnerCls` 导入给定类路径里的所有内部类
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=== 自定义 ClassLoader
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QLExpress4 支持通过自定义 `ClassSupplier` 来指定类加载器，这在插件化架构、模块化应用等场景中非常有用。通过自定义类加载器，可以让 QLExpress 脚本访问特定 ClassLoader 中的类。
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下面的示例展示了如何与 link:https://pf4j.org/[PF4J] 插件框架集成，让 QLExpress 脚本能够访问插件中的类：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/pf4j/Pf4jClassSupplierTest.java[tag=pluginClassSupplier]
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自定义 ClassSupplier 的典型应用场景：
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* **插件化架构**：让脚本能够访问插件中定义的类和接口
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* **模块化应用**：在 OSGi 等模块化框架中，让脚本访问特定模块的类
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* **动态类加载**：从远程仓库或动态生成的字节码中加载类
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* **类隔离**：使用不同的 ClassLoader 来实现类的隔离
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=== 表达式缓存
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通过 `cache` 选项可以开启表达式缓存，这样相同的表达式就不会重新编译，能够大大提升性能。
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注意该缓存没有限制大小，只适合在表达式为有限数量的情况下使用：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=cacheSwitch]
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但是当脚本首次执行时，因为没有缓存，依旧会比较慢。
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可以通过下面的方法在首次执行前就将脚本缓存起来，保证首次执行的速度：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=parseToCache]
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注意该缓存的大小是无限的，业务上注意控制大小，可以调用 `clearCompileCache` 方法定期清空编译缓存。
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=== 清除 DFA 缓存
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QLExpress 使用 ANTLR4 作为解析引擎，ANTLR4 在运行时会构建 DFA (确定有限状态自动机) 缓存来加速后续的语法解析。这个缓存会占用一定的内存空间。
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在某些内存敏感的场景下，可以通过调用 `clearDFACache` 方法来清除 DFA 缓存，释放内存。
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> **重要警告**: 清除 DFA 缓存会导致编译性能大幅下降，正常情况下不建议使用此方法。
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==== 适用场景
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* **内存敏感型应用**: 当内存使用是关键考虑因素，且可以容忍较慢的编译时间时
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* **脚本不经常变更**: 当脚本相对稳定且不会频繁重新编译时
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==== 最佳实践
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在解析并缓存表达式后立即调用此方法，并确保后续所有执行都打开缓存选项以避免重新编译。示例代码如下：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/ClearDfaCacheTest.java[tag=clearDFACacheBestPractice]
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通过这种方式，可以在保证性能的同时，最大限度地降低内存占用。
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=== 设置超时时间
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可以给脚本设置一个超时时间，防止其中存在死循环或者其他原因导致应用资源被过量消耗。
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下面的示例代码给脚本给脚本设置了一个 10ms 的超时时间：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=scripTimeout]
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> 注意，出于系统性能的考虑，QLExpress 对于超时时间的检测是不准确的。特别是在回调Java代码中（比如自定义函数或者操作符）出现的超时，不会立刻被检测到。只有在执行完，回到 QLExpress 运行时后才会被检测到并中断执行。
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=== 扩展函数
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利用 QLExpress 提供的扩展函数能力，可以给Java类中添加额外的成员方法。
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扩展函数是基于 QLExpress 运行时实现的，因此仅仅在 QLExpress 脚本中有效。
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下面的示例代码给 String 类添加了一个 `hello()` 扩展函数：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=extensionFunction]
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=== Java类的对象,字段和方法别名
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QLExpress 支持通过 `QLAlias` 注解给对象，字段或者方法定义一个或多个别名，方便非技术人员使用表达式定义规则。
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下面的例子中，根据用户是否 vip 计算订单最终金额。
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用户类定义：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/test/qlalias/User.java[]
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订单类定义：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/test/qlalias/Order.java[]
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----
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通过 QLExpress 脚本规则计算最终订单金额：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=qlAlias]
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=== 关键字，操作符和函数别名
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为了进一步方面非技术人员编写规则，QLExpress 提供 `addAlias` 给原始关键字，操作符和函数增加别名。让整个脚本的表述更加贴近自然语言。
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=addAlias]
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----
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支持设置别名的关键字有:
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* if
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* then
|
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* else
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* for
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||
* while
|
||
* break
|
||
* continue
|
||
* return
|
||
* function
|
||
* macro
|
||
* new
|
||
* null
|
||
* true
|
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* false
|
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> 注意：部分大家熟悉的用法其实是操作符，而不是关键字，比如 `in` 操作符。而所有的操作符和函数默认就是支持别名的
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=== 宏
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宏是QLExpress中一个强大的代码复用机制，它允许用户定义一段可重用的脚本片段，并在需要时进行调用。与简单的文本替换不同，QLExpress的宏是基于指令回放的机制实现的，具有更好的性能和语义准确性。
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宏特别适用于以下场景：
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* **代码复用**：将常用的脚本片段封装成宏，避免重复编写相同的逻辑
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* **业务规则模板**：定义标准的业务规则模板，如价格计算、权限检查等
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* **流程控制**：封装复杂的控制流程，如条件判断、循环逻辑等
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* **DSL构建**：作为构建领域特定语言的基础组件
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宏可以通过两种方式定义：
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**1. 在脚本中使用 `macro` 关键字定义**
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[source,java]
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include::./src/test/resources/testsuite/independent/macro/macro.ql[tag=addMacroInScript]
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----
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**2. 通过Java API添加**
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[source,java,indent=0]
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----
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=addMacro]
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宏与函数的区别：
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[cols="1,1,1"]
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|===
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| 特性 | 宏 | 函数
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| 参数传递 | 无参数，依赖上下文变量 | 支持参数传递
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| 性能 | 指令直接插入，无调用开销 | 有函数调用开销
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| 作用域 | 共享调用者作用域 | 独立的作用域
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| 适用场景 | 代码片段复用 | 逻辑封装和参数化
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|===
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宏特别适合那些不需要参数传递、主要依赖上下文变量的代码片段复用场景，而函数更适合需要参数化和独立作用域的场景。
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**QLExpress4 相比 3 版本，宏特性的变化**：
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* 4 的宏实现更加接近通常编程语言中宏的定义，相当于将预定义的代码片段插入到宏所在的位置，与调用点位于同一作用域，宏中的 `return`, `contine` 和 `break` 等可以影响调用方的控制流。但是 3 中的实现其实更加接近无参函数调用。
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* 4 的宏无法作为变量使用，只有单独作为一行语句时才能被宏替换。因为宏可以是任意脚本，不一定是有返回值的表达式，作为变量时会存在语义问题。3 的宏本质是一个无参函数调用，所以常常被作为变量使用
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如果想兼容 3 中的宏特性，建议使用 link:#动态变量[动态变量]
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=== 动态变量
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常规的 “静态变量”，是 context 中和 key 关联的固定的值。而动态变量可以是一个表达式，由另外一些变量计算而得。动态变量支持嵌套，即动态变量可以依赖另一个动态变量计算得到。
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示例如下：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=dynamicVar]
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----
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=== 表达式计算追踪
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如果打开相关选项，QLExpress4 就会在返回规则脚本计算结果的同时，返回一颗表达式追踪树。表达式追踪树的结构类似语法树，不同之处在于，它会在每个节点上记录本次执行的中间结果。
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比如对于表达式 `!true || myTest(a, 1)`，表达式追踪树的结构大概如下：
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[source]
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|| true
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/ \
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! false myTest
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/ / \
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true a 10 1
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可应用于多种场景：
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* 方便业务人员对规则的计算结果进行分析排查
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* 对线上判断为 false 的规则进行采样归类
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* AI 自动诊断和修复规则
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节点计算结果会被放置到 `ExpressionTrace` 对象的 `value` 字段中。如果中间发生短路导致部分表达式未被计算，则 `ExpressionTrace` 对象的 `evaluated` 字段会被设置为 false。代码示例如下：
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[source,java,indent=0]
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----
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=expressionTrace]
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----
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> 注意，必须在新建 `Express4Runner` 时将 `InitOptions.traceExpression` 选项设置为 true，同时在执行脚本时将 `QLOptions.traceExpression` 设置为 true，该功能才能生效。
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也可以在不执行脚本的情况下获得所有表达式追踪点：
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[source,java,indent=0]
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----
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=getExpressionTracePoints]
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----
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支持的表达式追踪点类型以及对应子节点的含义如下：
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[cols="1,1,1"]
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|===
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| 节点类型 | 节点含义 | 子节点含义
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| OPERATOR | 操作符 | 两侧操作数
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| FUNCTION | 函数 | 函数参数
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| METHOD | 方法 | 方法参数
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| FIELD | 字段 | 取字段的目标对象
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| LIST | 列表 | 列表元素
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| MAP | 字段 | 无
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| IF | 条件分支 | condition表达式,then逻辑块和else逻辑块
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| RETURN | 返回语句 | 返回表达式
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| VARIABLE | 变量 | 无
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| VALUE | 字面值 | 无
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| DEFINE_FUNCTION | 定义函数 | 无
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| DEFINE_MACRO | 定义宏 | 无
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| PRIMARY | 暂时未继续下钻的其他复合值（比如字典,if等等）| 无
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| STATEMENT | 暂未继续下钻的其他复合语句（比如 while, for 等等）| 无
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|===
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=== 与 Spring 集成
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QLExpress 并不需要专门与 Spring 集成，只需要一个 `Express4Runner` 单例，即可使用。
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这里提供的 “集成” 示例，可以在 QLExpress 脚本中直接引用任意 Spring Bean。
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这种方式虽然很方便，但是脚本权限过大，自由度太高。不再推荐使用，还是建议在 context 只放入允许用户访问的对象。
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核心集成组件：
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* link:src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/spring/QLSpringContext.java[QLSpringContext]: 实现了 `ExpressContext` 接口，提供了对 Spring 容器的访问能力。它会优先从传入的 context 中查找变量，如果找不到则尝试从 Spring 容器中获取同名的 Bean。
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* link:src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/spring/QLExecuteService.java[QLExecuteService]: 封装了 QLExpress 的执行逻辑，集成了 Spring 容器，方便在 Spring 应用中使用。
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假设存在一个 Spring Bean， 名为 `helloService`：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/spring/HelloService.java[]
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在脚本中调用该 Bean：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/spring/SpringDemoTest.java[]
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== 语法入门
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QLExpress4 兼容 Java8 语法的同时，也提供了很多更加灵活宽松的语法模式，帮助用户更快捷地编写表达式。
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基于表达式优先的语法设计，复杂的条件判断语句也可以直接当作表达式使用。
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在本章节中出现的代码片段都是 qlexpress 脚本，
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`assert` 是测试框架往引擎中注入的断言方法，会确保其参数为 `true`。
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`assertErrCode` 会确保其 lambda 参数表达式的执行一定会抛出含第二个参数 error code 的 QLException。
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=== 变量声明
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同时支持静态类型和动态类型：
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* 变量声明时不写类型，则变量是动态类型，也同时是一个赋值表达式
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* 变量声明如果写类型，则是静态类型，此时是一个变量声明语句
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[source,java]
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include::./src/test/resources/testsuite/independent/doc/dynamic_typing.ql[]
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=== 方便语法元素
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列表(List)，映射(Map)等常用语法元素在 QLExpress 中都有非常方便的构造语法糖：
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[source,java]
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include::./src/test/resources/testsuite/independent/doc/convenient_syntax_elements.ql[]
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通过 `*.` 操作符，可以快捷地对列表和映射进行处理，比如对列表元素进行取属性，或者获得映射的 key 列表和 value 列表：
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[source,java]
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include::./src/test/resources/testsuite/independent/spread/list_spread.ql[tag=spreadExample]
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在映射中通过 `@class` key 指定类型的全限定名，就可以直接使用 JSON 创建复杂Java对象。比如下面的 MyHome ， 是一个含有复杂嵌套类型 Java 类：
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[source,java]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/inport/MyHome.java[]
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可以通过下面的 QLExpress 脚本，便捷创建：
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> 注意，该特性需要参考 link:#安全策略[安全策略] 打开安全选项，才能正常执行。
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[source,java]
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||
include::./src/test/resources/testsuite/java/map/classified_json.ql[tag=classifiedJson]
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=== 数字
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对于未声明类型的数字，
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QLExpress会根据其所属范围自动从 int, long, BigInteger, double, BigDecimal 等数据类型中选择一个最合适的：
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[source,java]
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include::./src/test/resources/testsuite/java/number/number_auto_type.ql[]
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因此在自定义函数或者操作符时，建议使用 Number 类型进行接收，因为数字类型是无法事先确定的。
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=== 动态字符串
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动态字符串是 QLExpress 为了增强字符串处理能力，在 4 版本新引入的能力。
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支持 `$\{expression}` 的格式在字符串中插入表达式计算：
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> 如果想在字符串中原样保持 `$\{expression}`，可以使用 `\$` 对 `$` 进行转义
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[source,java]
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include::./src/test/resources/testsuite/independent/doc/dynamic_string.ql[]
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如果还想让 QLExpress4 的字符串和 3 保持兼容性，不对插值表达式进行处理，可以在新建 `Express4Runner` 时直接关闭该特性：
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[source,java]
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||
include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=disableInterpolation]
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=== 模板语言
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利用动态字符串能力，QLExpress4 也可以作为一个轻量级模板引擎使用。
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无需在脚本中手动添加字符串引号，直接调用 `executeTemplate` 渲染模板字符串：
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[source,java,indent=0]
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||
include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=templateEngine]
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=== 占位符
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占位符用于从 context 中提取任意 key 的值。
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全局变量也可以从 context 中提取值，但是收到 QLExpress 关键词和语法的限制，能提取的 key 有限。
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比如 context 中 "0" key 对应的值就无法通过变量提取，因为 0 不是 QLExpress 中的合法变量，而是一个数字常量。
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此时可以用默认占位符 `$\{0}` 来提取。
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> 注意和动态字符串中插值区分，占位符是写在字符串之外。动态字符串插值是 `$\{expression}`，其中默认写的是表达式，`"${0}"` 的运行结果是 `"0"`。而占位符是 `$\{placeholder}`，其中默认写的是 context 中的 key，`${0}` 的运行结果是 context 中 "0" key 对应的值。
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QLExpress 默认使用 `$\{placeholder}` 格式的占位符，其中：
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* `${` 是起始标记
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* `}` 是结束标记
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* `placeholder` 是占位符内容，对应 cotext 中的 key
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除了默认的占位符外，QLExpress 还支持自定义占位符的起始和结束标记：
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[source,java]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=customSelector]
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自定义占位符并不是任意的，限制条件如下：
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* **起始标记限制**：`selectorStart` 必须是以下四种格式之一：
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** `${` (默认)
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** `$[`
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** `#{`
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** `#[`
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* **结束标记限制**：`selectorEnd` 必须是 1 个或更多字符的字符串
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=== 分号
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表达式语句可以省略结尾的分号，整个脚本的返回值就是最后一个表达式的计算结果。
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以下脚本的返回值为 2：
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[source,java]
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a = 1
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b = 2
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// last express
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1+1
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等价于以下写法：
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[source,java]
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||
----
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||
a = 1
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||
b = 2
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||
// return statment
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return 1+1;
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----
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||
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||
因为分号可以省略，QLExpress4 对于换行的处理相比 3 或者 Java 语言更加严格。如果想要将多行表达式拆成多行，建议将操作符保留在当前行，而将右操作数换到下一行。
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||
以下多行表达式会报语法错误（反例）：
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[source,java]
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||
----
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||
// syntax error
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||
a
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||
+ b
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----
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以下是正确的换行示例（正例）：
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[source,java]
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||
----
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||
a +
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||
b
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||
----
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其他的语法习惯保持和 Java 一致即可。
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=== 表达式
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QLExpress 采用表达式优先的设计，其中 除了 import， return 和循环等结构外，几乎都是表达式。
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if 语句也是一个表达式：
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[source,java]
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||
include::./src/test/resources/testsuite/independent/doc/if_as_expr.ql[]
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||
----
|
||
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||
try catch 结构也是一个表达式：
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||
[source,java]
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||
----
|
||
include::./src/test/resources/testsuite/independent/doc/try_catch_as_expr.ql[]
|
||
----
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=== 短路计算
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和 Java 类似，`&&` 和 `||` 逻辑运算都是短路运算的。
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比如表达式 `false && (1/0)` 不会发生除 0 错误，因为 `&&` 短路在了最开始的 `false` 处。
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短路计算默认是开启的，引擎也提供了选项，可以在某次执行时将短路关闭：
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||
> 关闭短路的一个场景是保证表达式的充分预热
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[source,java]
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----
|
||
include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=disableShortCircuit]
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||
----
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=== 控制结构
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==== if 分支
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除了完全兼容 Java 中的 `if` 写法，还支持类似规则引擎的 `if ... then ... else ...` 的写法，其中 `then` 可以当成一个可以省略的关键字：
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[source,java]
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----
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||
include::./src/test/resources/testsuite/independent/doc/if.ql[]
|
||
----
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||
|
||
==== while 循环
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||
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||
[source,java]
|
||
----
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||
include::./src/test/resources/testsuite/independent/doc/while.ql[]
|
||
----
|
||
|
||
==== for 循环
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||
|
||
[source,java]
|
||
----
|
||
include::./src/test/resources/testsuite/independent/doc/for.ql[]
|
||
----
|
||
|
||
==== for-each 循环
|
||
|
||
[source,java]
|
||
----
|
||
include::./src/test/resources/testsuite/independent/doc/for_each.ql[]
|
||
----
|
||
|
||
==== try-catch
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||
|
||
[source,java]
|
||
----
|
||
include::./src/test/resources/testsuite/independent/doc/try_catch.ql[]
|
||
----
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||
|
||
=== 函数定义
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[source,java]
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||
----
|
||
include::./src/test/resources/testsuite/independent/doc/function.ql[]
|
||
----
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||
|
||
=== Lambda 表达式
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||
QLExpress4 中，Lambda 表达式作为一等公民，可以作为变量进行传递或者返回。
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[source,java]
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||
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|
||
include::./src/test/resources/testsuite/independent/doc/lambda.ql[]
|
||
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=== 列表过滤和映射
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支持通过 filter, map 方法直接对列表类型进行函数式过滤和映射。
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底层通过在列表类型添加 link:#扩展函数[扩展函数] 实现，注意和 Stream API 中同名方法区分。
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||
相比 Stream Api，它可以直接对列表进行操作，返回值也直接就是列表，更加方便。
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[source,java]
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----
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||
include::./src/test/resources/testsuite/independent/doc/list_map_filter.ql[]
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=== 兼容 Java8 语法
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||
QLExpress 可以兼容 Java8 的常见语法。
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比如 link:#for-each-循环[for each循环], Stream API, 函数式接口等等。
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==== Stream API
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可以直接使用 Java 集合中的 stream api 对集合进行操作。
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因为此时的 stream api 都是来自 Java 中的方法，参考 link:#安全策略[安全策略] 打开安全选项，以下脚本才能正常执行。
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[source,java]
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----
|
||
include::./src/test/resources/testsuite/java/stream/java_stream.ql[]
|
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==== 函数式接口
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Java8 中引入了 Function, Consumer, Predicate 等函数式接口，QLExpress 中的 link:#lambda-表达式[Lambda表达式] 可以赋值给这些接口，或者作为接收这些接口的方法参数：
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[source,java]
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----
|
||
include::./src/test/resources/testsuite/java/lambda/java_functional_interface.ql[]
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== 附录一 升级指南
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QLExpress 的上一版本因为多年的迭代停滞，在各项特性上和业界产生了较大差距。
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QLExpress4 的目标之一就是一次性弥补这些差距，因此选择进行了大刀阔斧的升级，而有意放弃了部分兼容性。当然，基础的功能和体验还是和上一版本保持了对齐。
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如果系统已经使用老版本的 QLExpress，升级之前务必要进行一次全面的回归测试，确保这些脚本都能在新版中正常执行，再进行升级。
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如果没有时间或者方法对它们一一验证，那么不建议进行升级。
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如果是新系统，建议直接采用 QLExpress4，未来 QLExpress4 的生态建设会越来越完善，而 3 会被逐渐抛弃。
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下面将列表新版和旧版的主要不同，方便用户对已有脚本进行升级。如有遗漏，欢迎反馈：
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=== 默认安全策略
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如果完全使用默认选项，获取 Java 对象的字段（`o.field`），或者调用成员方法（`o.method()`），则会分别抛出 `FIELD_NOT_FOUND` 和 `METHOD_NOT_FOUND` 错误。
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这是因为 3 可以没有限制地通过反射访问 Java 应用系统中的任意字段和方法，这在嵌入式脚本中被认为是不安全的。
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如果想兼容 3 的行为，则在新建 `Express4Runner` 时， 要将安全策略设置为 “开放”，参考代码如下：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=securityStrategyOpen]
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详细参考 link:#安全策略[安全策略] 章节。
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=== 定义映射
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QLExpress 老版本支持通过 `NewMap(key:value)` 的方式快速创建映射，虽然在文档中没有详细讨论，但是很多用户通过单元测试和询问的方式，知晓并使用了这个语法。
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不过这种语法过于定制，也和业界的规范相差很大，因此在新版中将其移除。
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新版原生支持 JSON 语法，直接采用 JSON 字典的格式（`{key:value}`）即可快速创建映射，更加直观。
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详细参考 link:#方便语法元素[方便语法元素]
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=== 全局变量污染上下文
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QLExpress 支持在执行脚本时传入一个全局的上下文，即 context 参数。
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在老版本中，如果脚本中定义了全局变量，则这些变量也会写入到 context。在脚本执行结束后，可以通过 context 获取到脚本中定义的全局变量的值。
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一个老版本的列子如下：
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[source,java]
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// only for QLExpress 3.x
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String express = "a=3;a+1";
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ExpressRunner runner = new ExpressRunner(false, true);
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DefaultContext<String, Object> context = new DefaultContext<>();
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Object res = runner.execute(express, context, null, true, true);
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// The result of the script execution should be 4 (a+1)
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Assert.assertEquals(4, res);
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// The variable 'a' defined in the script is also stored in the context
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Assert.assertEquals(3, context.get("a"));
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||
根据调研和反馈，我们认为这会导致全局上下文被脚本 “污染”，存在安全性问题。
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因此在 QLExpress4 中，全局变量默认不会写入到 context 中。
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如果想要兼容 3 的特性，需要将 `polluteUserContext` 选项设置为 `true`，参考代码如下：
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[source,java,indent=0]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=polluteUserContext]
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=== 分号可省略
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"分号可省略" 已经是现代脚本语言的一个标配，QLExpress4 也跟进了这个特性，分号是可以省略的。
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具体参考 link:#分号[分号] 章节。
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=== 严格换行模式
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由于 QLExpress4 支持分号可省略，解释器需要通过换行符来判断语句是否结束。因此，QLExpress4 对换行的要求比 QLExpress3 更加严格。
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下面的脚本在 QLExpress3 中是合法的，但在 QLExpress4 中不是：
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[source,java]
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// 在 QLExpress3 中合法的脚本，但在 QLExpress4 中不是
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商家应收=
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价格
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- 饭卡商家承担
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+ 平台补贴
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在 QLExpress4 中，上述脚本会被解析为两个独立的语句：
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1. `商家应收 = 价格`
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2. `- 饭卡商家承担 + 平台补贴`（第二个语句会报语法错误）
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如果要在 QLExpress4 中实现同样的效果，需要将操作符放在行尾，而不是行首：
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[source,java]
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// QLExpress4 中正确的写法
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商家应收=
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价格 -
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饭卡商家承担 +
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平台补贴
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这样解释器就知道当前行的表达式还未结束，会继续读取下一行。
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如果您需要兼容 QLExpress3 的换行特性，可以设置 `strictNewLines` 选项为 `false`：
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[source,java]
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include::./src/test/java/com/alibaba/qlexpress4/Express4RunnerTest.java[tag=notStrictNewLinesTest]
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注意：非严格换行模式会让解释器忽略所有换行符，可能会影响代码的可读性和错误提示的准确性。建议仅在需要兼容旧代码时使用。
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=== 获得 char 类型
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在 QLExpress 3 中，单引号包裹的单个字符会被解析为 char 类型，而不是 String。
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这个给用户带来了不少困惑，比如 `"a"=='a'` 的判断结果是 `false`。
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所以后来 QLExpress 3 中新增了 `ExpressRunner.setIgnoreConstChar` 选项，设置为 `true` 后，所有的单引号和双引号包裹的字符都会被解析为 String 类型。但是这个选项默认是关闭的，需要用户手动开启。
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考虑到脚本用户很少会使用到 `char` 这种底层类型，我们在 QLExpress 4 中直接取消了这个选项，所有的单引号和双引号包裹的字符都会被解析为 String 类型。
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如果您在脚本还是需要使用 `char` 类型，可以通过两种方法获得：
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* 类型强转：`(char) 'a'`
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* 类型声明：`char a = 'a'`
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== 附录二 如何贡献？
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QLExpress 对社区的更改完全开放，任何建议和修改，都会受到欢迎，讨论后合理最后会被接纳到主干中。
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首先需要将代码 clone 到本地，在正式修改代码前，需要先进行如下准备：
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1. 项目根目录执行 `mvn compile`：项目刚刚下载到本地时，会有大量的类找不到，需要先生成 Antlr4 的运行时代码
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2. 配置代码格式化：QLExpress 项目有统一的代码格式规范，开发前需要配置在 git 提交前的自动格式化
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在项目目录下新建文件 `.git/hooks/pre-commit`，内容如下：
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[source,bash]
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#!/bin/sh
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mvn spotless:apply
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git add -u
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exit 0
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这样在每次 git commit 之前，就会自动执行 maven 的 spotless 插件执行代码格式化，具体代码格式配置见 link:spotless_eclipse_formatter.xml[]
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3. 执行单元测试：在开发完成代码之后，先在本地全量执行单元测试，确保代码质量
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- JDK 8 环境：执行 `mvn test`
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- JDK 9 及以上环境：执行 `mvn test -DargLine="--add-opens java.base/java.util.stream=ALL-UNNAMED --add-opens java.base/java.util=ALL-UNNAMED"`
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== 附录三 QLExpress4性能提升
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link:https://www.yuque.com/xuanheng-ffjti/iunlps/pgfzw46zel2xfnie?singleDoc#%20%E3%80%8AQLExpress3%E4%B8%8E4%E6%80%A7%E8%83%BD%E5%AF%B9%E6%AF%94%E3%80%8B[QLExpress4与3性能对比]
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总结：常见场景下，无编译缓存时，QLExpress4能比3有接近10倍性能提升；有编译缓存，也有一倍性能提升。
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== 附录四 开发者联系方式
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* Email:
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** qinyuan.dqy@alibaba-inc.com
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** yumin.pym@taobao.com
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** 704643716@qq.com
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* WeChat:
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** xuanheng: dqy932087612
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** binggou: pymbupt
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** linxiang: tkk33362
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* DingTalk Support Group
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image::images/qlexpress_support_group_qr_2026.jpg[]
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