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评估

ChatGPT-4o 中英对照 Evaluation

本节介绍了 SpEL 接口及其表达式语言的编程使用。完整的语言参考可以在语言参考中找到。

以下代码演示了如何使用 SpEL API 来计算字面字符串表达式 Hello World。

ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();
Expression exp = parser.parseExpression("'Hello World'"); 1
String message = (String) exp.getValue();
java

  • 变量 message 的值是 "Hello World"。

你最有可能使用的 SpEL 类和接口位于 org.springframework.expression 包及其子包中，例如 spel.support。

ExpressionParser 接口负责解析表达式字符串。在前面的例子中，表达式字符串是由周围的单引号表示的字符串字面量。Expression 接口负责评估定义的表达式字符串。在调用 parser.parseExpression(…​) 和 exp.getValue(…​) 时可能抛出的两种异常分别是 ParseException 和 EvaluationException。

SpEL 支持多种功能，例如调用方法、访问属性和调用构造函数。

在下面的方法调用示例中，我们在字符串字面量 Hello World 上调用 concat 方法。

ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();
Expression exp = parser.parseExpression("'Hello World'.concat('!')"); 1
String message = (String) exp.getValue();
java

  • message 的值现在是 "Hello World!"。

下面的示例演示了如何访问字符串字面量 Hello World 的 Bytes JavaBean 属性。

ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();

// 调用 'getBytes()'
Expression exp = parser.parseExpression("'Hello World'.bytes"); 1
byte[] bytes = (byte[]) exp.getValue();
java

  • 这一行将字面量转换为字节数组。

SpEL 还支持使用标准点表示法（例如 prop1.prop2.prop3）的嵌套属性以及相应的属性值设置。公共字段也可以被访问。

下面的示例展示了如何使用点符号获取字符串字面量的长度。

ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();

// 调用 'getBytes().length'
Expression exp = parser.parseExpression("'Hello World'.bytes.length"); 1
int length = (Integer) exp.getValue();
java

  • 'Hello World'.bytes.length 获取字面量的长度。

可以调用 String 的构造函数，而不是使用字符串字面量，如以下示例所示。

ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();
Expression exp = parser.parseExpression("new String('hello world').toUpperCase()"); 1
String message = exp.getValue(String.class);
java

  • 从字面量构造一个新的 String 并将其转换为大写。

注意使用泛型方法：public <T> T getValue(Class<T> desiredResultType)。使用此方法无需将表达式的值强制转换为所需的结果类型。如果无法将值强制转换为类型 T 或无法通过使用注册的类型转换器进行转换，则会抛出 EvaluationException。

SpEL 的更常见用法是提供一个表达式字符串，该字符串针对特定对象实例（称为根对象）进行求值。以下示例展示了如何从 Inventor 类的一个实例中检索 name 属性，以及如何在布尔表达式中引用 name 属性。

// Create and set a calendar
GregorianCalendar c = new GregorianCalendar();
c.set(1856, 7, 9);

// The constructor arguments are name, birthday, and nationality.
Inventor tesla = new Inventor("Nikola Tesla", c.getTime(), "Serbian");

ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();

Expression exp = parser.parseExpression("name"); // Parse name as an expression
String name = (String) exp.getValue(tesla);
// name == "Nikola Tesla"

exp = parser.parseExpression("name == 'Nikola Tesla'");
boolean result = exp.getValue(tesla, Boolean.class);
// result == true
java

理解 EvaluationContext​

EvaluationContext API 用于在评估表达式时解析属性、方法或字段，并帮助执行类型转换。Spring 提供了两种实现。

SimpleEvaluationContext

公开了一部分基本的 SpEL 语言特性和配置选项，适用于不需要使用 SpEL 语言完整语法且应有意义地加以限制的表达式类别。示例包括但不限于数据绑定表达式和基于属性的过滤器。

StandardEvaluationContext

公开 SpEL 语言功能和配置选项的完整集合。您可以使用它来指定默认的根对象，并配置每个可用的评估相关策略。

SimpleEvaluationContext 旨在仅支持 SpEL 语言语法的一个子集。例如，它排除了 Java 类型引用、构造函数和 bean 引用。它还要求您明确选择表达式中属性和方法的支持级别。在创建 SimpleEvaluationContext 时，您需要选择在 SpEL 表达式中进行数据绑定所需的支持级别：

  • 数据绑定用于只读访问

  • 数据绑定用于读写访问

  • 自定义 PropertyAccessor（通常不是基于反射的），可能与 DataBindingPropertyAccessor 结合使用

方便的是，SimpleEvaluationContext.forReadOnlyDataBinding() 允许通过 DataBindingPropertyAccessor 以只读方式访问属性。类似地，SimpleEvaluationContext.forReadWriteDataBinding() 允许对属性进行读写访问。或者，可以通过 SimpleEvaluationContext.forPropertyAccessors(…​) 配置自定义访问器，可能禁用赋值，并可选择通过构建器激活方法解析和/或类型转换器。

类型转换​

默认情况下，SpEL 使用 Spring 核心中的转换服务（org.springframework.core.convert.ConversionService）。这个转换服务自带许多用于常见转换的内置转换器，但也完全可扩展，因此您可以添加自定义的类型转换。此外，它支持泛型。这意味着，当您在表达式中使用泛型类型时，SpEL 会尝试进行转换以保持其遇到的任何对象的类型正确性。

这在实际中意味着什么？假设使用 setValue() 来设置一个 List 属性。该属性的类型实际上是 List<Boolean>。SpEL 识别出列表的元素需要在放入列表之前转换为 Boolean。下面的示例展示了如何进行这种操作。

class Simple {
    public List<Boolean> booleanList = new ArrayList<>();
}

Simple simple = new Simple();
simple.booleanList.add(true);

EvaluationContext context = SimpleEvaluationContext.forReadOnlyDataBinding().build();

// "false" is passed in here as a String. SpEL and the conversion service
// will recognize that it needs to be a Boolean and convert it accordingly.
parser.parseExpression("booleanList[0]").setValue(context, simple, "false");

// b is false
Boolean b = simple.booleanList.get(0);
java

解析器配置​

可以通过使用解析器配置对象（org.springframework.expression.spel.SpelParserConfiguration）来配置 SpEL 表达式解析器。配置对象控制某些表达式组件的行为。例如，如果你对一个集合进行索引并且指定索引处的元素为 null，SpEL 可以自动创建该元素。这在使用由一系列属性引用组成的表达式时非常有用。同样，如果你对一个集合进行索引并指定的索引大于集合的当前大小，SpEL 可以自动扩展集合以适应该索引。为了在指定索引处添加元素，SpEL 会尝试使用元素类型的默认构造函数来创建元素，然后再设置指定的值。如果元素类型没有默认构造函数，则会在集合中添加 null。如果没有内置转换器或自定义转换器知道如何设置该值，null 将保留在集合的指定索引处。以下示例演示了如何自动扩展一个 List。

class Demo {
    public List<String> list;
}

// Turn on:
// - auto null reference initialization
// - auto collection growing
SpelParserConfiguration config = new SpelParserConfiguration(true, true);

ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser(config);

Expression expression = parser.parseExpression("list[3]");

Demo demo = new Demo();

Object o = expression.getValue(demo);

// demo.list will now be a real collection of 4 entries
// Each entry is a new empty String
java

默认情况下，SpEL 表达式不能超过 10,000 个字符；然而，maxExpressionLength 是可配置的。如果您以编程方式创建一个 SpelExpressionParser，可以在创建提供给 SpelExpressionParser 的 SpelParserConfiguration 时指定自定义的 maxExpressionLength。如果您希望为在 ApplicationContext 中解析 SpEL 表达式设置 maxExpressionLength — 例如，在 XML bean 定义、@Value 等中 — 可以设置一个 JVM 系统属性或 Spring 属性，名为 spring.context.expression.maxLength，以满足您的应用程序所需的最大表达式长度（请参阅 Supported Spring Properties）。

SpEL 编译​

Spring 提供了一个用于 SpEL 表达式的基本编译器。表达式通常是解释执行的，这在评估期间提供了很大的动态灵活性，但并不能提供最佳性能。对于偶尔的表达式使用，这没有问题，但当被其他组件（如 Spring Integration）使用时，性能可能非常重要，而且实际上并不需要动态性。

SpEL 编译器旨在解决这一需求。在评估过程中，编译器生成一个 Java 类，该类在运行时体现表达式行为，并使用该类实现更快的表达式评估。由于表达式缺乏类型化，编译器在执行编译时使用在解释评估过程中收集的信息。例如，它仅通过表达式无法知道属性引用的类型，但在第一次解释评估期间，它会发现属性的类型。当然，如果各种表达式元素的类型随着时间的推移而改变，基于这种派生信息进行编译可能会导致问题。因此，编译最适合用于类型信息在重复评估时不会改变的表达式。

考虑以下基本表达式。

someArray[0].someProperty.someOtherProperty < 0.1
java

由于前面的表达式涉及数组访问、一些属性解引用和数值运算，性能提升可能非常明显。在一个 50,000 次迭代的微基准测试示例中，使用解释器评估耗时 75ms，而使用编译版本的表达式仅耗时 3ms。

编译器配置​

编译器默认未开启，但你可以通过两种不同的方式来开启它。你可以通过使用解析器配置过程（前面讨论过）来开启它，或者在 SpEL 用法嵌入到另一个组件中时，通过使用 Spring 属性来开启它。本节讨论这两种选项。

编译器可以在三种模式之一下运行，这些模式在 org.springframework.expression.spel.SpelCompilerMode 枚举中被捕获。模式如下。

OFF

编译器已关闭，所有表达式将以解释模式进行求值。这是默认模式。

IMMEDIATE

在立即模式下，表达式会尽快被编译，通常是在第一次解释执行之后。如果编译后的表达式执行失败（例如，由于类型变化，如前所述），表达式求值的调用者会收到一个异常。如果各种表达式元素的类型随着时间变化，考虑切换到 MIXED 模式或关闭编译器。

<MIXED>
  混合内容
</MIXED>
mdx

在混合模式下，表达式求值会在解释和编译之间默默地切换。在经过若干次成功的解释运行后，表达式会被编译。如果编译后的表达式求值失败（例如，由于类型变化），该失败将被内部捕获，系统将为给定表达式切换回解释模式。基本上，调用者在 IMMEDIATE 模式下收到的异常会被内部处理。稍后，编译器可能会生成另一个编译形式并切换到它。这种在解释和编译模式之间的切换循环将继续，直到系统确定继续尝试没有意义——例如，当达到某个失败阈值时——此时系统将永久切换到给定表达式的解释模式。

IMMEDIATE 模式的存在是因为 MIXED 模式可能会对具有副作用的表达式造成问题。如果一个已编译的表达式在部分成功后失败，它可能已经做了一些影响系统状态的事情。如果发生这种情况，调用者可能不希望它在解释模式下静默重新运行，因为表达式的一部分可能会被运行两次。

选择模式后，使用 SpelParserConfiguration 来配置解析器。以下示例展示了如何进行配置。

SpelParserConfiguration config = new SpelParserConfiguration(SpelCompilerMode.IMMEDIATE,
        this.getClass().getClassLoader());

SpelExpressionParser parser = new SpelExpressionParser(config);

Expression expr = parser.parseExpression("payload");

MyMessage message = new MyMessage();

Object payload = expr.getValue(message);
java

当你指定编译器模式时，你也可以指定一个 ClassLoader（允许传递 null）。编译的表达式是在提供的任何 ClassLoader 下创建的子 ClassLoader 中定义的。重要的是要确保，如果指定了 ClassLoader，它能够看到表达式评估过程中涉及的所有类型。如果你没有指定 ClassLoader，则会使用默认的 ClassLoader（通常是表达式评估期间正在运行的线程的上下文 ClassLoader）。

配置编译器的第二种方式适用于当 SpEL 嵌入在其他组件中并且可能无法通过配置对象进行配置的情况。在这种情况下，可以通过 JVM 系统属性（或通过 SpringProperties 机制）将 spring.expression.compiler.mode 属性设置为 SpelCompilerMode 枚举值之一（off、immediate 或 mixed）。

编译器限制​

Spring 不支持编译所有类型的表达式。主要关注的是可能在性能关键的上下文中使用的常见表达式。以下类型的表达式无法编译。

  • 包含赋值的表达式

  • 依赖转换服务的表达式

  • 使用自定义解析器的表达式

  • 使用重载运算符的表达式

  • 使用数组构造语法的表达式

  • 使用选择或投影的表达式

  • 使用 bean 引用的表达式

将来可能会支持其他类型表达式的编译。