1 業(yè)務(wù)現(xiàn)狀

隨著門店結(jié)算業(yè)務(wù)的不斷擴展，我們面臨了日益增長的復(fù)雜性。目前，需要聚合計算的結(jié)算指標數(shù)量龐大，每個指標都依托于一套復(fù)雜的公式，而這些公式又是由眾多業(yè)務(wù)配置參數(shù)構(gòu)成的。業(yè)務(wù)的復(fù)雜化導(dǎo)致需要維護的公式數(shù)量急劇增加，帶來了一系列挑戰(zhàn)：

1. 配置分散問題：業(yè)務(wù)配置目前分散在代碼、Apollo配置中心以及數(shù)據(jù)庫中，這種分散性使得維護工作變得繁瑣且低效。
2. 頻繁更新問題：隨著業(yè)務(wù)的不斷調(diào)整，結(jié)算公式需要頻繁更新。每一次微小的改動都要求進行系統(tǒng)上線，這增加了開發(fā)的負擔(dān)。
3. 代碼維護問題：每次新公式的上線，都需要保留舊版本的指標公式。這導(dǎo)致在代碼中需要同時維護多套指標公式，嚴重影響了代碼的可讀性和可維護性。

指標計算流程

基于這些問題，我們的優(yōu)化方案是建立一個公式管理中心，將所有的這些指標運算進行收攏。同時引入了強大的表達式引擎來處理這些運算，本文就如何使用表達式引擎解決這些問題展開分析。

2 調(diào)研分析

2.1 為什么選擇表達式引擎

在門店結(jié)算業(yè)務(wù)的核心環(huán)節(jié)，我們專注于對關(guān)鍵指標的公式進行精確計算，并有效管理不同版本的公式。通過引入表達式引擎，我們能夠?qū)⒂嬎氵壿嫃臉I(yè)務(wù)代碼中解耦，實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯與計算邏輯的分離。這種方法不僅集中化了指標公式的管理，而且由于許多表達式引擎原生支持高精度的BigDecimal類型，它還確保了金融級精度的貨幣計算需求得到滿足。

此外，表達式引擎的動態(tài)執(zhí)行特性允許我們在不重新部署的情況下實時更新公式，這樣的靈活性對于快速響應(yīng)業(yè)務(wù)需求變化至關(guān)重要，大大提升了業(yè)務(wù)調(diào)整的敏捷性和系統(tǒng)的可維護性。

2.2 表達式引擎的對比

本文主要對幾種常見的表達式引擎AviatorScript MVEL QLExpress OGNL 進行對比分析。

2.2.1 簡介

AviatorScript: 是一款高性能、輕量級的Java語言實現(xiàn)的表達式求值引擎，Aviator可直接將表達式編譯成Java字節(jié)碼，交給JVM去執(zhí)行。
MVEL（MVFLEX Expression Language）: 是一種動態(tài)/靜態(tài)的可嵌入的表達式語言和為Java平臺提供Runtime（運行時）的語言，在很大程度上受到了Java語法的啟發(fā)，支持解釋模式執(zhí)行，也支持編譯模式執(zhí)行。
QLExpress（Quick Language Express）:  是阿里巴巴開源的一門動態(tài)腳本引擎解析工具，起源于阿里巴巴的電商業(yè)務(wù)，旨在解決業(yè)務(wù)規(guī)則、表達式、數(shù)學(xué)計算等動態(tài)腳本的解析問題。具有線程安全、高效執(zhí)行、代碼依賴小等特性。
OGNL（Object-Graph Navigation Language）: 即對象圖導(dǎo)航語言，是一種功能強大的開源表達式語言，通過簡單一致的表達式語法，可以存取對象的任意屬性，調(diào)用對象的方法，遍歷整個對象的結(jié)構(gòu)圖，并實現(xiàn)字段類型的轉(zhuǎn)化等功能，常用于Java中。

2.2.2 性能分析

性能測試工具使用JMH(Java Microbenchmark Harness)，是由 OpenJDK/Oracle 官方發(fā)布的工具，他們對JIT和JVM對于基準測試影響非常了解，能得到一個更好的結(jié)果。
在當前的業(yè)務(wù)場景中，主要對帶有變量和條件判斷的表達式進行高精度的求值，測試表達式：(cate==101&&brand==1276)?((a*18 +b*3)*x/y)-c%3+99.64 : a*18

在本機環(huán)境下，執(zhí)行五次，AviatorScript的性能要略優(yōu)于 OGNL 優(yōu)于 MVEL ,前三者的性能遠遠優(yōu)于QLExpress。

2.2.3 社區(qū)活躍度

社區(qū)活躍度主要看這幾個項目在GitHub上的 Star、Fork、Watch、Last Commit 來進行分析，截止到發(fā)稿時間的對比如下：

通過對比可以看到 AviatorScript、MVEL、QLExpress的 Star、Fork、Watch 更高，說明他們的影響力更高，更受歡迎。

2.3 最終選擇

通過以上的對比分析，最終選擇使用 MVEL，因為在性能、社區(qū)活躍度上都有很大的優(yōu)勢，在語法上更加的接近Java語法，更容易上手。在一些開源項目中都有使用如：Drools、Quartz Scheduler、JBPM 等。
MVEL的執(zhí)行流程：

MVEL執(zhí)行流程

每次執(zhí)行都要去解析，編譯，再執(zhí)行表達式，這種在表達式執(zhí)行比較頻繁的場景下會很消耗性能。MVEL 提供了兩種執(zhí)行模式來應(yīng)對不同的需求：

解釋模式：這種模式在每次執(zhí)行時都會重新編譯表達式，雖然提供了動態(tài)執(zhí)行的能力，但頻繁的編譯過程會顯著影響性能。

編譯模式：編譯模式通過將表達式預(yù)先編譯成字節(jié)碼，然后在后續(xù)執(zhí)行中直接運行這些字節(jié)碼，從而避免了每次執(zhí)行時的編譯開銷。這種方法顯著提高了執(zhí)行效率，但需要一種機制來處理在系統(tǒng)運行期間對公式的實時更新。

通過這兩種模式，我們可以根據(jù)實際需求選擇最合適的執(zhí)行策略，以實現(xiàn)性能和靈活性的最佳平衡。

3 業(yè)務(wù)應(yīng)用

3.1 整體設(shè)計

抽取出三個模塊，配置中心、公式管理中心、公式運算中心。配置中心維護指標配置數(shù)據(jù)，公式中心維護指標公式，公式運算中心在前兩者維護好的基礎(chǔ)上運算獲取結(jié)果。

新的指標運算流程

3.2 表結(jié)構(gòu)設(shè)計

需要兩張表來存儲配置數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)指標配置和計算公式配置。

CREATE TABLE `business_config` (
  `id` bigint(20) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '主鍵',
  `indicator_key` varchar(255) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '指標key',
  `attribute_key` varchar(255) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '屬性key',
  `attribute_desc` varchar(255) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '屬性詳細描述',
  `attribute_value` varchar(255) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '屬性值',
  `create_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '創(chuàng)建時間',
  `create_by` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '創(chuàng)建人',
  `update_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新時間',
  `update_by` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '更新人',
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `uniq_indicator` (`indicator_key`) USING BTREE COMMENT '指標唯一索引'
) ENGINE=InnoDB COMMENT='業(yè)務(wù)指標配置表';

CREATE TABLE `formula_config`  (
  `id` bigint NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '主鍵',
  `indicator_key` varchar(255) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '指標key',
  `formula` varchar(500) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '公式',
  `effective_timestamp` bigint NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '生效的時間戳',
  `create_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '創(chuàng)建時間',
  `create_by` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '創(chuàng)建人',
  `update_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新時間',
  `update_by` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '更新人',
  PRIMARY KEY (`id`) 
  INDEX `idx_business_key`(`business_key`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB COMMENT='計算公式表';

3.3 公式運算主代碼流程

public BigDecimal cal(String businessKey, Map<String, Object> paramMap) {
        //1.根據(jù)businessKey 獲取配置數(shù)據(jù)
        Map<String, Object> configMap = qfConfigService.getConfigMapByBusinessKey(businessKey);
        //添加業(yè)務(wù)單據(jù)參數(shù)
        configMap.putAll(paramMap);
        //2.根據(jù)businessKey 和時間戳獲取 計算公式
        String formula = getFormula(businessKey, System.currentTimeMillis());
        //3.引擎計算
        return MvelExecutor.evalExpression(formula, configMap);
    }

所有的指標運算都復(fù)用了同一套運算邏輯，配置和公式解耦。
這里說的兩者之間的解耦并不是公式一點都不關(guān)心運算需要的配置參數(shù)，而是指兩者在遵守約定的前提下，在公式運算中，會根據(jù)屬性配置自動填充公式的參數(shù)。

舉個例子，現(xiàn)在有一個指標的公式為 (cate==101&&brand==1276)?26:38 在這個公式中有 cate 和 brand 兩個參數(shù)，這兩個參數(shù)會提前在配置中心配好，在配置表中就是 attribute_key 這個字段。attribute_key 和 attribute_value 會作為表達式運算參數(shù)的 key 和 value 參與運算。

Object object = MVEL.executeExpression(expression, paramMap);

3.4 編譯模式下的緩存策略

考慮到系統(tǒng)的性能問題，項目中使用了編譯執(zhí)行模式，通過一次性編譯并緩存結(jié)果，實現(xiàn)了多次高效運行。這就需要在系統(tǒng)運行過程中，對于實時改變的公式，能夠及時刷新緩存，公式及時生效。由于隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，指標越來越多，使用本地緩存，可能會造成內(nèi)存占用過高，所以使用Redis緩存編譯后的公式。每次公式修改，就刪除緩存，下次執(zhí)行重新編譯，從而確保緩存中始終存儲的是最新版本的公式。

/**
      *  執(zhí)行表達式
     **/
    public  BigDecimal evalExpression(String expression, Map<String, Object> map) {
        Serializable cache = getCache(DesEncryptUtil.encrypt(expression));
        Object object = MVEL.executeExpression(cache, map);
        return (BigDecimal) object;
    }

    private  Serializable getCache(String expression) {
        String cacheExpression = redisUtils.get(expression);
        if (StringUtils.isNotEmpty(cacheExpression)) {
            return JsonUtil.silentString2Object(cacheExpression, Serializable.class);
        }
        Serializable compileExpression = MVEL.compileExpression(expression);
        redisUtils.setex(expression,ONE_DAY,JsonUtil.silentObject2String(compileExpression));
        return compileExpression;
    }

3.5 業(yè)務(wù)指標遷移

明確了設(shè)計方案后，具體的遷移過程不是一蹴而就的，要考慮在不影響線上業(yè)務(wù)的前提下，有計劃的逐步完成。遷移主要分代碼邏輯遷移和配置遷移，新的遷移邏輯已經(jīng)在上文的設(shè)計方案里有介紹了，不同的指標運算是一個統(tǒng)一的調(diào)用入口，只需要在不同的指標運算處替換即可。配置遷移主要包含指標配置遷移和公式遷移。
具體遷移過程分五步進行：

1. 代碼邏輯遷移
   將指標運算邏輯替換為新邏輯。
2. 指標配置整理入庫管理
   整理代碼中、Apollo配置中、數(shù)據(jù)庫中不同的指標配置，包括歷史改變的版本，都加入配置表，以生效時間判定生效的版本。
3. 公式整理入庫管理
   遷移前所有的公式都在代碼中，把代碼中的計算公式，同樣包含歷史的版本，轉(zhuǎn)化為MVEL表達式，加入公式表，以生效時間判定生效的版本。
4. 數(shù)據(jù)準確性驗證
   以線上最近兩個月的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，計算遷移后指標的運算結(jié)果，與遷移前的指標運算結(jié)果作對比。如果有不一致的結(jié)果，定位原因并修復(fù)，然后重新跑數(shù)據(jù)對比，直到完全一致為止。
5. 灰度&全量
   先在2個門店開放新邏輯，先灰度幾個指標，如果沒有問題，就開放所有指標，最后再開放全量門店。

4 總結(jié)

本文就如何在業(yè)務(wù)中使用MVEL表達式引擎進行了分析，旨在解決當前結(jié)算系統(tǒng)面臨的若干關(guān)鍵問題：

1. 集中管理配置：通過建立一個公式管理中心，實現(xiàn)配置的統(tǒng)一管理，簡化維護流程。
2. 即時生效的公式修改：對公式很小的改動，直接修改公式立即生效，無需代碼上線。
3. 降低代碼復(fù)雜度：通過將公式的歷史版本存儲在數(shù)據(jù)庫中，并根據(jù)時間戳獲取當前生效的公式，減少了代碼中多套公式的維護負擔(dān)。

當然實際使用，還需結(jié)合具體的使用場景具體分析決定是否要使用，對于比較簡單的場景，沒有必要引入，這樣會增加系統(tǒng)的復(fù)雜度，一定是系統(tǒng)存在痛點情況下的綜合考量。

5 參考資料

• https://github.com/killme2008/aviatorscript
• https://www.yuque.com/boyan-avfmj/aviatorscript/guhmrc
• https://github.com/mvel/mvel
• http://mvel.documentnode.com/
• https://github.com/orphan-oss/ognl
• https://github.com/alibaba/QLExpress