规则引擎java实战规则引擎开源

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mob64ca14089531 2024-02-22 14:08:18

文章标签 规则引擎java实战 python java 大数据 vue 文章分类 Java 后端开发

说明

RulesEngine 是 C# 写的一个规则引擎类库，读者可以从这些地方了解它：

仓库地址：

https://github.com/microsoft/RulesEngine

使用方法：

https://microsoft.github.io/RulesEngine

文档地址：

https://github.com/microsoft/RulesEngine/wiki

什么是规则引擎？

照搬 https://github.com/microsoft/RulesEngine/wiki/Introduction#what-is-the-rules-engine

在企业项目中，关键或核心部分总是业务逻辑或业务规则，也就是 CRUD，这些系统都有一个共同的特征是，某个模块中的一些或许多规则或策略总会发生变化，例如购物网站的顾客折扣、物流企业的运价计算等。随着这些变化而来的是大量的重复工作，如果系统没有足够的抽象，那么每当增加一种规则时，开发者需要在规则、回归测试、性能测试等方面的变化中编写代码。

在 RulesEngine 中，微软对规则进行了抽象，这样核心逻辑总是得到稳定的、易于维护的，而规则的更改可以以一种简单的方式生成，而不需要更改代码库。此外，系统的输入本质上是动态的，因此不需要在系统中定义模型，而是可以作为扩展对象或任何其他类型的对象作为输入，系统经过预定义的规则处理后，输出结果。

它有以下特性：

Json based rules definition (基于 Json 的规则定义)
Multiple input support (多输入支持)
Dynamic object input support (动态对象输入支持)
C# Expression support (C # 表达式支持)
Extending expression via custom class/type injection (通过自定义类/类型注入扩展表达式)
Scoped parameters (范围参数)
Post rule execution actions (发布规则执行操作)

规则引擎java实战规则引擎开源_python

说人话就是，业务逻辑的输出结果受到多个因子影响，但是这些影响有一定规律的，那么适合将这些部分抽象出来，接着使用规则引擎处理，例如购物的各种优惠卷叠加之后的最终折扣价、跨区运输的不同类型的包裹运价计算等。

笔者认为这个规则引擎主要由两部分构成：

规则验证系统，例如根据规则验证字段、执行函数验证当前流程、输出执行结果；
动态代码引擎，能够将字符串转换为动态代码，利用表达式树这些完成；

当然，这样说起来其实很抽象的，还得多撸代码，才能明白这个 RulesEngine 到底是干嘛的。

安装

新建项目后，nuget 直接搜索 RulesEngine 即可安装，在 nuget 介绍中可以看到 RulesEngine 的依赖：

规则引擎java实战规则引擎开源_大数据_02

FluentValidation 是一个用于构建强类型验证规则的 .NET 库，在 ASP.NET Core 项目中，我们会经常使用模型验证，例如必填字段使用 [Required]、字符串长度使用 [MaxLength] 等；但是因为是特性注解，也就是难以做到很多需要经过动态检查的验证方式，使用 FluentValidation 可以为模型类构建更加丰富的验证规则。

而 FluentValidation 用在 RulesEngine 上，也是相同的用途，RulesEngine 最常常用做规则验证，检查模型类或业务逻辑的验证结果，利用 FluentValidation 中丰富的验证规则，可以制作各种方便的表达式树，构建动态代码。

怎么使用

我们通过 RulesEngine 检查模型类的字段是否符合规则，来了解 RulesEngine 的使用方法。

创建一个这样的模型类：

public class Buyer
{
    public int Id { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    // 是否为已认证用户
    public bool Authenticated { get; set; }
}

场景是这样的，用户下单购买商品，后台需要判断此用户是否已经成年、是否通过了认证。

正常来看代码应该这样写：

if(Authenticated == true && Age > 18)

但是如果年龄调为 16 岁呢？如果最近公司搞活动，不需要上传身份证就能购买商品呢？

当然定义变量存储到数据库也行，但是如果后面又新增了几个条件，那么我们就需要修改代码了，大佬说，这样不好，我们要 RulesEngine 。

好的，那我们来研究一下这个东西。

前面提到的 if(Authenticated == true && Age > 18)，这么一个完整的验证过程，在 RulesEngine 成为 Workflow，每个 Workflow 下有多个 Rule。

if(Authenticated == true && Age > 18) => Workflow
	  Authenticated == true			  => Rule
	  Age > 18						  => Rule

在 RulesEngine 中，有两种方法定义这些 Workflow 和 Rule，一种是使用代码，一种是 JSON，官方是推荐使用 JSON 的，因为 JSON 可以动态生成，可以实现真正的动态。

下面我们来看看如何使用 JSON 和代码，分别定义 if(Authenticated == true && Age > 18) 这个验证过程。

JSON 定义：

[
  {
    "WorkflowName": "Test",
    "Rules": [
      {
        "RuleName": "CheckAuthenticated",
        "Expression": "Authenticated == true"
      },
      {
        "RuleName": "CheckAge",
        "Expression": "Age >= 18"
      }
    ]
  }
]

var rulesStr = "[{... ...}]" // JSON
        var workflows = JsonConvert.DeserializeObject<List<Workflow>>(rulesStr);

C# 代码：

var workflows = new List<Workflow>();
        List<Rule> rules = new List<Rule>();

        Workflow exampleWorkflow = new Workflow();
        exampleWorkflow.WorkflowName = "Test";
        exampleWorkflow.Rules = rules;
        workflows.Add(exampleWorkflow);

        Rule authRule = new Rule();
        authRule.RuleName = "CheckAuthenticated";
        authRule.Expression = "Authenticated == true";
        rules.Add(authRule);

        Rule ageRule = new Rule();
        ageRule.RuleName = "CheckAuthenticated";
        ageRule.Expression = "Authenticated == true";
        rules.Add(ageRule);

两种方式都是一样的，每个 Workflow 下有多个 Rule，可以定义多个 Workflow。

当前我们有两个地方要了解：

"RuleName": "CheckAuthenticated",
        "Expression": "Authenticated == true"

RuleName：规则名称；

Expression：真实的代码，必须是符合 C# 语法的代码；

定义好 Workflow 和 Rule 后，我们需要生成规则引擎，直接 new RulesEngine.RulesEngine() 即可：

var bre = new RulesEngine.RulesEngine(workflows.ToArray());

生成引擎是需要一些时间的。

生成引擎后，我们通过名称指定调用一个 Workflow，并获取每个 Rule 的验证结果：

List<RuleResultTree> resultList = await bre.ExecuteAllRulesAsync("Test", new Buyer
        {
            Id = 666,
            Age = 17,
            Authenticated = false
        });

完整代码示例如下：

static async Task Main()
    {
        // 定义
        var rulesStr = ... ...// JSON
        // 生成 Workflow[ Rule[] ]
        var workflows = JsonConvert.DeserializeObject<List<Workflow>>(rulesStr)!;
        var bre = new RulesEngine.RulesEngine(workflows.ToArray());

        // 调用指定的 Workflow，并传递参数，获取每个 Rule 的处理结果
        List<RuleResultTree> resultList = await bre.ExecuteAllRulesAsync("Test", new Buyer
        {
            Id = 666,
            Age = 17,
            Authenticated = false
        });

        // 打印输出
        foreach (var item in resultList)
        {
            Console.WriteLine("规则名称：{0},    验证结果：{1}", item.Rule.RuleName, item.IsSuccess);
        }
    }

规则引擎java实战规则引擎开源_大数据_03

多参数

如果商品需要 VIP 才能购买呢？

这里我们再定义一个模型类，表示一个用户是否为 VIP。

public class VIP
{
    public int Id { get; set; }
    public bool IsVIP { get; set; }
}

那么这个时候就需要处理两个模型类了，为了能够在 Rule 中使用所有的模型类，我们需要为每个模型类定义 RuleParameter。

var rp1 = new RuleParameter("buyer", new Buyer
        {
            Id = 666,
            Age = 20,
            Authenticated = true
        });

        var rp2 = new RuleParameter("vip", new VIP
        {
            Id = 666,
            IsVIP = false
        });

相当于表达式树：
ParameterExpression rp1 = Expression.Parameter(typeof(Buyer), "buyer"); ParameterExpression rp2 = Expression.Parameter(typeof(VIP), "vip");
可以参考笔者的表达式树系列文章：https://ex.whuanle.cn/

然后重新设计 JSON，增加一个 Rule：

[{
	"WorkflowName": "Test",
	"Rules": [{
			"RuleName": "CheckAuthenticated",
			"Expression": "buyer.Authenticated == true"
		},
		{
			"RuleName": "CheckAge",
			"Expression": "buyer.Age >= 18"
		},
		{
			"RuleName": "CheckVIP",
			"Expression": "vip.IsVIP == true"
		}
	]
}]

然后执行此 Workflow：

List<RuleResultTree> resultList = await bre.ExecuteAllRulesAsync("Test", rp1, rp2);

规则引擎java实战规则引擎开源_大数据_04

完整代码：

static async Task Main()
    {
        // 定义
        var rulesStr = ... ... // JSON
        var workflows = JsonConvert.DeserializeObject<List<Workflow>>(rulesStr)!;
        var bre = new RulesEngine.RulesEngine(workflows.ToArray());

        var rp1 = new RuleParameter("buyer", new Buyer
        {
            Id = 666,
            Age = 20,
            Authenticated = true
        });

        var rp2 = new RuleParameter("vip", new VIP
        {
            Id = 666,
            IsVIP = false
        });

        List<RuleResultTree> resultList = await bre.ExecuteAllRulesAsync("Test", rp1, rp2);

        foreach (var item in resultList)
        {
            Console.WriteLine("规则名称：{0},    验证结果：{1}", item.Rule.RuleName, item.IsSuccess);
        }
    }

全局参数、本地参数

全局参数

在 Workflow 中可以定义全局参数，参数对 Workflow 内的所有 Rule 起效，所有 Rule 都可以使用它。

定义示例：

"WorkflowName": "Test",
	"GlobalParams": [{
		"Name": "age",
		"Expression": "buyer.Age"
	}],

参数的值，可以定义为常量，也可以来源于传入的参数。

修改上一个小节的示例，在 Rule CheckAge 中，使用这个全局参数。

规则引擎java实战规则引擎开源_vue_05

[{
	"WorkflowName": "Test",
	"GlobalParams": [{
		"Name": "age",
		"Expression": "buyer.Age"
	}],
	"Rules": [{
			"RuleName": "CheckAuthenticated",
			"Expression": "buyer.Authenticated == true"
		},
		{
			"RuleName": "CheckAge",
			"Expression": "age >= 18"
		},
		{
			"RuleName": "CheckVIP",
			"Expression": "vip.IsVIP == true"
		}
	]
}]

本地参数

本地参数在 Rule 内定义，只对当前 Rule 起效。

规则引擎java实战规则引擎开源_vue_06

[{
	"WorkflowName": "Test",
	"Rules": [{
			"RuleName": "CheckAuthenticated",
			"LocalParams": [{
				"Name": "age",
				"Expression": "buyer.Age"
			}],
			"Expression": "buyer.Authenticated == true"
		},
		{
			"RuleName": "CheckAge",
			"Expression": "age >= 18"
		},
		{
			"RuleName": "CheckVIP",
			"Expression": "vip.IsVIP == true"
		}
	]
}]

在定义参数时，参数的值可以通过执行函数来获取：

"LocalParams":[
        {
          "Name":"mylocal1",
          "Expression":"myInput.hello.ToLower()"
        }
      ],

LocalParams 可以使用 GlobalParams 的参数再次生成新的变量。

规则引擎java实战规则引擎开源_vue_07

"GlobalParams":[
    {
      "Name":"myglobal1"
      "Expression":"myInput.hello"
    }
  ],
  "Rules":[
    {
      "RuleName": "checkGlobalAndLocalEqualsHello",
      "LocalParams":[
        {
          "Name": "mylocal1",
          "Expression": "myglobal1.ToLower()"
        }
      ]
    },

定义验证成功、失败行为

可以为每个 Rule 定义验证成功和失败后执行一些代码。

格式示例：

"Actions": {
           "OnSuccess": {
              "Name": "OutputExpression",
              "Context": {
                 "Expression": "input1.TotalBilled * 0.8"
              }
           },
           "OnFailure": {
               "Name": "EvaluateRule",
               "Context": {
                   "WorkflowName": "inputWorkflow",
                   "ruleName": "GiveDiscount10Percent"
               }
           }
        }

OutputExpression 里面定义了执行代码：

"Name": "OutputExpression",
              "Context": {
                 "Expression": "input1.TotalBilled * 0.8"
              }

EvaluateRule 定义了执行另一个 Workflow 的 Rule，

"Name": "EvaluateRule",
               "Context": {
                   "WorkflowName": "inputWorkflow",
                   "ruleName": "GiveDiscount10Percent"
               }

规则引擎java实战规则引擎开源_java_08

在 OnSuccess 、OnFailure 里面，内部结构如下所示：

"Name": "OutputExpression",  //Name of action you want to call
              "Context": {  //This is passed to the action as action context
                 "Expression": "input1.TotalBilled * 0.8"
              }

              "Name": "EvaluateRule",
               "Context": {
                   "WorkflowName": "inputWorkflow",
                   "ruleName": "GiveDiscount10Percent"
               }

Name:{xxx} 中的 {xxx} 是一个具体的执行器名称，不是随便定义的，OutputExpression、EvaluateRule 都是自带的执行器，所谓的执行器就是一个 Func<ActionBase>，在后面的自定义执行器中，可以了解更多。

Context 里面的内容，是一个字典，这些 Key/Value 会被当做参数传递给执行器，每个执行器要求设置的 Context 是不一样的。

另外每个 Rule 都可以定义以下三个字段：

"SuccessEvent": "10",
      "ErrorMessage": "One or more adjust rules failed.",
      "ErrorType": "Error",

ErrorType 有两个选项，Warn、Error，如果这个 Rule 的表达式错误，那么是否弹出异常。如果设置为 Warn， Rule 有问题，验证结果则会是 false，而不会报异常；如果是 Error，那么这个 Rule 会中止 Workflow 的执行，程序会报错。

规则引擎java实战规则引擎开源_java_09

SuccessEvent 跟 ErrorMessage 对应，只是成功、失败的提示消息。

计算折扣

前面提到的都是验证规则，接下来我们将会使用 RulesEngine 实现规则计算。

这里规定，基础折扣为 1.0，如果用户小于 18 岁，打 9 折，如果用户是 VIP，打 9 折，两个规则独立。

如果是小于 18岁，则 1.0 * 0.9
如果是 VIP，    则 1.0 * 0.9

定义一个模型类，用于传递折扣基值。

// 折扣
public class Discount
{
    public double Value
    {
        get; set;
    }
}

定义三个参数：

var rp1 = new RuleParameter("buyer", new Buyer
        {
            Id = 666,
            Age = 16,
        });

        var rp2 = new RuleParameter("vip", new VIP
        {
            Id = 666,
            IsVIP = true
        });

        var rp3 = new RuleParameter("discount", new Discount
        {
            Value = 1.0
        });

定义规则计算，每个规则计算的是自己的折扣：

[{
	"WorkflowName": "Test",
	"GlobalParams": [{
		"Name": "value",
		"Expression": "discount.Value"
	}],
	"Rules": [{
			"RuleName": "CheckAge",
			"Expression": "buyer.age < 18",
			"Actions": {
				"OnSuccess": {
					"Name": "OutputExpression",
					"Context": {
						"Expression": "value * 0.9"
					}
				}
			}
		},
		{
			"RuleName": "CheckVIP",
			"Expression": "vip.IsVIP == true",
			"Actions": {
				"OnSuccess": {
					"Name": "OutputExpression",
					"Context": {
						"Expression": "value * 0.9"
					}
				}
			}
		}
	]
}]

规则引擎java实战规则引擎开源_java_10

完整代码：

static async Task Main()
    {
        // 定义
        var rulesStr =  ... ... // JSON
        var workflows = JsonConvert.DeserializeObject<List<Workflow>>(rulesStr)!;
        var bre = new RulesEngine.RulesEngine(workflows.ToArray());

        var rp1 = new RuleParameter("buyer", new Buyer
        {
            Id = 666,
            Age = 16,
        });

        var rp2 = new RuleParameter("vip", new VIP
        {
            Id = 666,
            IsVIP = true
        });

        var rp3 = new RuleParameter("discount", new Discount
        {
            Value = 1.0
        });

        List<RuleResultTree> resultList = await bre.ExecuteAllRulesAsync("Test", rp1, rp2, rp3);
        var discount = 1.0;
        foreach (var item in resultList)
        {
            if (item.ActionResult != null && item.ActionResult.Output != null)
            {
                Console.WriteLine($"{item.Rule.RuleName} 折扣优惠：{item.ActionResult.Output}");
                discount = discount * (double)item.ActionResult.Output;
            }
        }
        Console.WriteLine($"最终折扣:{discount}");
    }

笔者这里的示例是，每个规则只计算自己的折扣，也就是每个 Rule 都是独立的，下一个 Rule 不会在上一个 Rule 结果上计算。

< 18 ： 0.9
VIP  ： 0.9

如果是折扣可以叠加，那么就是 0.9*0.9 ，最终可以拿到 0.81 的折扣。

如果折扣不能叠加，只能选择最佳的优惠，那么就是 0.9。

使用自定义函数

自定义函数有两种静态函数和实例函数两种，我们可以在 Expression 中调用预先写好的函数。

下面讲解如何在 Rule 中调用自定义的函数。

静态函数

自定义静态函数：

public static bool CheckAge(int age)
    {
        return age >= 18;
    }

注册类型：

ReSettings reSettings = new ReSettings
        {
            CustomTypes = new[] { typeof(Program) }
        };

        var bre = new RulesEngine.RulesEngine(Workflows: workflows.ToArray(), reSettings: reSettings);

使用静态函数：

[{
	"WorkflowName": "Test",
	"Rules": [{
		"RuleName": "CheckAge",
		"Expression": "Program.CheckAge(buyer.Age) == true"
	}]
}]

完整代码：

static async Task Main()
    {
        // 定义
        var rulesStr = "[{\"WorkflowName\":\"Test\",\"Rules\":[{\"RuleName\":\"CheckAge\",\"Expression\":\"Program.CheckAge(buyer.Age) == true\"}]}]";
        var workflows = JsonConvert.DeserializeObject<List<Workflow>>(rulesStr)!;

        ReSettings reSettings = new ReSettings
        {
            CustomTypes = new[] { typeof(Program) }
        };

        var bre = new RulesEngine.RulesEngine(Workflows: workflows.ToArray(), reSettings: reSettings);
        List<RuleResultTree> resultList = await bre.ExecuteAllRulesAsync("Test", new Buyer
        {
            Age = 16
        });

        foreach (var item in resultList)
        {
            Console.WriteLine("规则名称：{0},    验证结果：{1}", item.Rule.RuleName, item.IsSuccess);
        }
    }

    public static bool CheckAge(int age)
    {
        return age >= 18;
    }

实例函数

定义实例函数：

public bool CheckAge(int age)
    {
        return age >= 18;
    }

通过 RuleParameter 参数的方式，传递实例：

var rp1 = new RuleParameter("p", new Program());

通过参数的名称调用函数：

[{
	"WorkflowName": "Test",
	"Rules": [{
		"RuleName": "CheckAge",
		"Expression": "p.CheckAge(buyer.Age) == true"
	}]
}]

完整代码：

static async Task Main()
    {
        // 定义
        var rulesStr = "[{\"WorkflowName\":\"Test\",\"Rules\":[{\"RuleName\":\"CheckAge\",\"Expression\":\"p.CheckAge(buyer.Age) == true\"}]}]";
        var workflows = JsonConvert.DeserializeObject<List<Workflow>>(rulesStr)!;

        var rp1 = new RuleParameter("p", new Program());

        var bre = new RulesEngine.RulesEngine(Workflows: workflows.ToArray());
        List<RuleResultTree> resultList = await bre.ExecuteAllRulesAsync("Test", new Buyer
        {
            Age = 16
        }, rp1);

        foreach (var item in resultList)
        {
            Console.WriteLine("规则名称：{0},    验证结果：{1}", item.Rule.RuleName, item.IsSuccess);
        }
    }

    public bool CheckAge(int age)
    {
        return age >= 18;
    }

自定义执行器

自定义执行器就是 OnSuccess、OnFailure 这部分的自定义执行代码，相比静态函数、实例函数，使用自定义执行器，可以获取 Rule 的一些数据。

"Actions": {
			"OnSuccess": {
				"Name": "MyCustomAction",
				"Context": {
					"customContextInput": "0.9"
				}
			}
		}

自定义一个执行器，执行器需要继承 ActionBase。

public class MyCustomAction : ActionBase
{
    public override async ValueTask<object> Run(ActionContext context, RuleParameter[] ruleParameters)
    {
        var customInput = context.GetContext<string>("customContextInput");
        return await ValueTask.FromResult(new object());
    }
}

定义 ReSettings，并在构建规则引擎时，传递进去：

var b = new Buyer
        {
            Age = 16
        };
        var reSettings = new ReSettings
        {
            CustomActions = new Dictionary<string, Func<ActionBase>>
            {
                {"MyCustomAction", () => new MyCustomAction() }
            }
        };

        var bre = new RulesEngine.RulesEngine(workflows.ToArray(), reSettings);

        List<RuleResultTree> resultList = await bre.ExecuteAllRulesAsync("Test", b);

定义 JSON 规则：

[{
	"WorkflowName": "Test",
	"Rules": [{
		"RuleName": "CheckAge",
		"Expression": "Age <= 18 ",
		"Actions": {
			"OnSuccess": {
				"Name": "MyCustomAction",
				"Context": {
					"customContextInput": "0.9"
				}
			}
		}
	}]
}]

规则引擎java实战规则引擎开源_规则引擎java实战_11