规则引擎

相关介绍

规则引擎起源于基于规则的专家系统，而基于规则的专家系统又是专家系统的其中一个分支。专家系统属于人工智能的范畴，它模仿人类的推理方式，使用试探性的方法进行推理，并使用人类能理解的术语解释和证明它的推理结论。

利用它就可以在应用系统中分离商业决策者的商业决策逻辑和应用开发者的技术决策，并把这些商业决策放在中心数据库或其他统一的地方，让它们能在运行时可以动态地管理和修改，从而为企业保持灵活性和竞争力提供有效的技术支持。

在需求里面我们往往把约束，完整性，校验，分支流等都可以算到业务规则里面。在规则引擎里面谈的业务规则重点是谈当满足什么样的条件的时候，需要执行什么样的操作。因此一个完整的业务规则包括了条件和触发操作两部分内容。而引擎是事物内部的重要的运行机制，规则引擎即重点是解决规则如何描述，如何执行，如何监控等一系列问题。

规则引擎由推理引擎发展而来，是一种嵌入在应用程序中的组件，实现了将业务决策从应用程序代码中分离出来，并使用预定义的语义模块编写业务决策。接受数据输入，解释业务规则，并根据业务规则做出业务决策。

java开源的规则引擎有：Drools、Easy Rules、Mandarax、IBM ILOG。使用最为广泛并且开源的是Drools。

规则引擎的优点

• 声明式编程
  规则可以很容易地解决困难的问题，并得到解决方案的验证。与代码不同，规则以较不复杂的语言编写; 业务分析师可以轻松阅读和验证一套规则。
• 逻辑和数据分离
  数据位于“域对象”中，业务逻辑位于“规则”中。根据项目的种类，这种分离是非常有利的。
• 速度和可扩展性
  写入Drools的Rete OO算法已经是一个成熟的算法。在Drools的帮助下，您的应用程序变得非常可扩展。如果频繁更改请求，可以添加新规则，而无需修改现有规则。
• 知识集中化
  通过使用规则，您创建一个可执行的知识库（知识库）。这是商业政策的一个真理点。理想情况下，规则是可读的，它们也可以用作文档。

Drools 介绍

Drools 是一个基于Charles Forgy’s的RETE算法的，易于访问企业策略、易于调整以及易于管理的开源业务规则引擎，符合业内标准，速度快、效率高。 业务分析师人员或审核人员可以利用它轻松查看业务规则，从而检验是否已编码的规则执行了所需的业务规则。

Drools 是用Java语言编写的开放源码规则引擎，使用Rete算法对所编写的规则求值。Drools允许使用声明方式表达业务逻辑。可以使用非XML的本地语言编写规则，从而便于学习和理解。并且，还可以将Java代码直接嵌入到规则文件中，这令Drools的学习更加吸引人。

Drools优点：

• 非常活跃的社区支持
• 易用
• 快速的执行速度
• 在 Java 开发人员中流行
• 与 Java Rule Engine API（JSR 94）兼容

Drools相关概念：

• 事实（Fact）：对象之间及对象属性之间的关系
• 规则（rule）：是由条件和结论构成的推理语句，一般表示为if…Then。一个规则的if部分称为LHS，then部分称为RHS。
• 模式（module）：就是指IF语句的条件。这里IF条件可能是有几个更小的条件组成的大条件。模式就是指的不能在继续分割下去的最小的原子条件。

Drools通过 事实、规则和模式相互组合来完成工作，drools在开源规则引擎中使用率最广，但是在国内企业使用偏少，保险、支付行业使用稍多。

Drools的基本语法

一个规则可以包含三个部分：

• 属性部分：定义当前规则执行的一些属性等，比如是否可被重复执行、过期时间、生效时间等。
• 条件部分，即LHS，定义当前规则的条件，如 when Message(); 判断当前workingMemory中是否存在Message对象。
• 结果部分，即RHS，这里可以写普通java代码，即当前规则条件满足后执行的操作，可以直接调用Fact对象的方法来操作应用。

规则示例：

rule "name"
       no-loop true
       lock-on-active true
       when
               $message:Message(status == 0)
       then
               System.out.println("fit");
               $message.setStatus(1);
               update($message);
end

• package： 与Java语言类似，drl的头部需要有package和import的声明，package不必和物理路径一致，这里只是一个逻辑区分。
• import： 导入java Bean的完整路径，也可以将Java静态方法导入调用。
• rule： 规则名称，需要保持唯一 。
• no-loop： 定义当前的规则是否允许多次循环执行，默认是 false允许循环执行，也就是当前的规则只要满足条件,可以无限次执行。在对当前传入workingMemory中的Fact对象进行修改或者个数的增减，比如update方法，这种操作会触发规则的重新匹配执行。如果是true，则规则只执行一次，如果本身的RHS部分有update等触发规则重新执行的操作，也不会再次执行当前规则。
• lock-on-active： 将lock-on-active属性的值设置为true,可避免因某些Fact对象被修改而使已经执行过的规则再次被激活执行。因为一个规则的重复执行不一定是本身触发的，也可能是其他规则触发的，所以这个是no-loop的加强版。
• date-expires：设置规则的过期时间，默认的时间格式：“日-月-年”，中英文格式相同，但是写法要用各自对应的语言，比如中文："29-七月-2010"，但是还是推荐使用更为精确和习惯的格式，这需要手动在java代码中设置当前系统的时间格式，后续提及。
• date-effective：设置规则的生效时间，时间格式同上。
• duration：规则定时，duration 3000 ，3秒后执行规则
• salience： 用来设置规则执行的优先级,salience 属性的值是一个数字,数字越大执行优先级越高, 同时它的值可以是一个负数。默认情况下,规则的 salience 默认值为 0。如果不设置规则的 salience 属性,那么执行顺序是随机的。
• when： 条件语句，就是当到达什么条件的时候执行
• then： 根据条件的结果，来执行什么动作
• end： 规则结束

规则的条件部分，即LHS部分

when
         eval(true)
         $customer:Customer()
         $message:Message(status==0)

上述罗列了三个条件，当前规则只有在这三个条件都匹配的时候才会执行RHS部分。

• eval(true)：是一个默认的api，true 无条件执行，类似于 while(true)
• $customer:Customer()：表示当前的workingMemory存在Customer类
• $message:Message(status==0) 这句话标示的：当前的workingMemory存在Message类型并且status属性的值为0的Fact对象，这个对象通常是通过外部java代码插入或者自己在前面已经执行的规则的RHS部分中insert进去的。

Drools中条件操作符

Drools提供了十二中类型比较操作符：< 、<=、>、>=、==、!=、contains、not contains、memberOf、not memberOf、matches、not matches，并且这些条件都可以组合使用。

  $order:Order(name=="qu")
  $message:Message((status==0 ||  (status > 1 && status <=100)) && orders contains $order && $order.name=="qu")

• 条件组合：Message(status==0 || (status > 1 && status <=100))
• Fact对象private属性的操作：RHS中对Fact对象private属性的操作必须使用getter和setter方法，而RHS中则必须要直接用.的方法去使用，比如：$order.name=="qu"
• contains：对比是否包含操作，操作的被包含目标可以是一个复杂对象也可以是一个简单的值。 $message:Message(status==0 && names contains "网易" && names.size >= 1)。上述的条件中，status必须是0，并且names列表中含有“网易”并且列表长度大于等于1（names是一个List）。
• matches：正则表达式匹配，与java不同的是，不用考虑'/'的转义问题
• memberOf：判断某个Fact属性值是否在某个集合中，与contains不同的是他被比较的对象是一个集合，而contains被比较的对象是单个值或者对象。

注意：如果条件全部是 &&关系，可以使用“,”来替代，但是两者不能混用

规则的结果部分

当规则条件满足，则进入规则结果部分执行，结果部分可以是纯java代码，比如：

then
       System.out.println("OK"); //会在控制台打印出ok
end

• insert：往当前workingMemory中插入一个新的Fact对象，会触发规则的再次执行，除非使用no-loop限定；
• update：更新
• modify：修改，与update语法不同，结果都是更新操作
• retract：删除
• function：定义一个方法，如：

function void console {
   System.out.println();
   StringUtils.getId();// 调用外部静态方法，StringUtils必须使用import导入，getId()必须是静态方法
}

• declare：可以在规则文件中定义一个class，使用起来跟普通java对象相似，你可以在RHS部分中new一个并且使用getter和setter方法去操作其属性。

declare Address
 @author(quzishen) // 元数据，仅用于描述信息
 @createTime(2011-1-24)
 city : String @maxLengh(100)
 postno : int
end

'@'是元数据定义，用于描述数据的数据~，没什么执行含义。
你可以在RHS部分中使用Address address = new Address()的方法来定义一个对象。

更多的规则语法，可以参考其他互联网资料，推荐：
http://wenku.baidu.com/view/a6516373f242336c1eb95e7c.html

pom中加入依赖

<!-- Drools规则引擎包 start -->
<dependency>
    <groupId>org.kie</groupId>
    <artifactId>kie-api</artifactId>
    <version>6.5.0.Final</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.drools</groupId>
    <artifactId>drools-compiler</artifactId>
    <version>6.5.0.Final</version>
</dependency>
<!-- Drools规则引擎包 end -->

案例

下面是一个增加积分的列子，主要实现用户购买的金额达到一定量后送积分，具体的规则如下:

100元以下, 不加分 
100元-500元 加100分 
500元-1000元 加500分 
1000元 以上 加1000分

有两种实现方案，一种是规则直接写在文件中，一种是规则写在数据库中。

规则写在文件中

Point.drl 文件

在src/main/resources目录下新建rules.point文件夹，新建Point.drl文件

//这里的package属性是一个逻辑区分，不需要与这个文件路径相对应
package point.rules

import com.xiaolyuh.domain.model.Order

rule "zero"
    no-loop true
    lock-on-active true
    salience 1
    when
        $s : Order(amout <= 100)
    then
        $s.setScore(0);
        System.out.println("不加积分");
        update($s);
end

rule "add100"
    no-loop true
    lock-on-active true
    salience 1
    when
        $s : Order(amout > 100 && amout <= 500)
    then
        $s.setScore(100);
        System.out.println("加100积分");
        update($s);
end

rule "add500"
    no-loop true
    lock-on-active true
    salience 1
    when
        $s : Order(amout > 500 && amout <= 1000)
    then
        $s.setScore(500);
        System.out.println("加500积分");
        update($s);
end

rule "add1000"
    no-loop true
    lock-on-active true
    salience 1
    when
        $s : Order(amout > 1000)
    then
        $s.setScore(1000);
        System.out.println("加500积分");
        update($s);
end

kmodule.xml

这里需要有一个配置文件告诉代码规则文件drl在哪里，在drools中这个文件就是kmodule.xml，放置到resources/META-INF目录下，内容如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<kmodule xmlns="http://jboss.org/kie/6.0.0/kmodule">

    <!-- 这里的packages属性就是规则文件的文件路径 -->
    <kbase name="point_rule" packages="rules.point">
        <ksession name="point_ksession"/>
    </kbase>

</kmodule>

以下对配置说明进行简单说明：

• Kmodule： 中可以包含一个到多个 kbase,分别对应 drl 的规则文件。
• Kbase 需要一个唯一的 name,可以取任意字符串。
• packages： 为drl文件所在resource目录下的路径。注意区分drl文件中的package与此处的package不一定相同。多个包用逗号分隔。默认情况下会扫描 resources目录下所有(包含子目录)规则文件。
• kbase的default属性：标示当前KieBase是不是默认的,如果是默认的则不用名称 就可以查找到该 KieBase,但每个 module 最多只能有一个默认 -
  KieBase。
• kbase的ksession： kbase下面可以有一个或多个 ksession，ksession 的 name 属性必须设置,且必须唯一。

DroolsUtil

通过该类加载kmodule.xml文件，并获得KieSession。

/**
 * @author yuhao.wang
 */
public class DroolsUtil {
    public static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(DroolsUtil.class);

    /**
     * 线程安全单例
     */
    private static volatile KieServices kieServices = KieServices.Factory.get();
    /**
     * KieBase容器，线程安全单例
     */
    private static volatile KieContainer kieContainer;

    /**
     * 加载KieContainer容器
     */
    public static KieContainer loadKieContainer() throws RuntimeException {
        //通过kmodule.xml 找到规则文件,这个文件默认放在resources/META-INF文件夹
        log.info("准备创建 KieContainer");

        if (kieContainer == null) {
            log.info("首次创建：KieContainer");
            // 设置drools的日期格式
            System.setProperty("drools.dateformat", "yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
            //线程安全
            synchronized (DroolsUtil.class) {
                if (kieContainer == null) {
                    // 创建Container
                    kieContainer = kieServices.getKieClasspathContainer();
                    // 检查规则文件是否有错
                    Results results = kieContainer.verify();
                    if (results.hasMessages(Message.Level.ERROR)) {
                        StringBuffer sb = new StringBuffer();
                        for (Message mes : results.getMessages()) {
                            sb.append("解析错误的规则：").append(mes.getPath()).append(" 错误位置：").append(mes.getLine()).append(";");
                        }
                        throw new RuntimeException(sb.toString());
                    }
                }
            }

        }
        log.info("KieContainer创建完毕");
        return kieContainer;
    }

    /**
     * 根据kiesession 名称创建KieSession ，每次调用都是一个新的KieSession
     * @param name kiesession的名称
     * @return 一个新的KieSession，每次使用后要销毁
     */
    public static KieSession getKieSessionByName(String name) {
        if (kieContainer == null) {
            kieContainer = loadKieContainer();
        }
        KieSession kieSession;
        try {
            kieSession = kieContainer.newKieSession(name);
        } catch (Exception e) {
            log.error("根据名称：" + name + " 创建kiesession异常");
            throw new RuntimeException(e);
        }
        return kieSession;
    }

}

执行规则

DroolsScoreExampleTest.java

/**
     * 计算额外积分金额 规则如下: 订单原价金额
     * 100以下, 不加分
     * 100-500 加100分
     * 500-1000 加500分
     * 1000 以上 加1000分
     *
     * @param args
     * @throws Exception
     */
    public static final void main(final String[] args) throws Exception {
        // 通过工具类去获取KieSession
        KieSession ksession = DroolsUtil.getKieSessionByName("point_ksession");

        List<Order> orderList = getInitData();
        try {
            for (int i = 0; i < orderList.size(); i++) {
                Order o = orderList.get(i);
                ksession.insert(o);
                ksession.fireAllRules();
                // 执行完规则后, 执行相关的逻辑
                addScore(o);
            }
        } catch (Exception e) {

        } finally {
            ksession.destroy();
        }

    }

基于数据库的方式

表结构

CREATE TABLE `rule` (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `rule_key` varchar(255) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '规则编码',
  `version` varchar(255) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '规则编码',
  `content` varchar(2048) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '规则n内容',
  `create_time` datetime NOT NULL,
  `update_time` datetime DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `uk_rule_key` (`rule_key`) USING BTREE,
  KEY `uk_update_time` (`update_time`) USING BTREE,
  KEY `uk_version` (`version`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=5 DEFAULT CHARSET=utf8;

获取KieSession

RuleServiceImpl.java

@Override
public KieSession getKieSessionByName(String ruleKey) {
    StatefulKnowledgeSession kSession = null;
    try {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        // TODO 可以缓存到本地，不用每次都去查数据库
        Rule rule = ruleMapper.findByRuleKey(ruleKey);

        KnowledgeBuilder kb = KnowledgeBuilderFactory.newKnowledgeBuilder();
        // 装入规则，可以装入多个
        kb.add(ResourceFactory.newByteArrayResource(rule.getContent().getBytes("utf-8")), ResourceType.DRL);

        // 检查错误
        KnowledgeBuilderErrors errors = kb.getErrors();
        for (KnowledgeBuilderError error : errors) {
            System.out.println(error);
        }

        // TODO 没有找到替代方法
        KnowledgeBase kBase = KnowledgeBaseFactory.newKnowledgeBase();
        kBase.addKnowledgePackages(kb.getKnowledgePackages());

        // 创建kSession
        kSession = kBase.newStatefulKnowledgeSession();
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        logger.info("获取kSession耗时：{}", endTime - startTime);
    } catch (UnsupportedEncodingException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return kSession;
}

执行规则

RuleController.java

@ResponseBody
@RequestMapping("address")
public Object test(int num) {
    AddressCheckResult result = new AddressCheckResult();
    Address address = new Address();
    address.setPostcode(generateRandom(num));

    String ruleKey = "score";
    KieSession kieSession = ruleService.getKieSessionByName(ruleKey);
    int ruleFiredCount = 0;
    try {
        kieSession.insert(address);
        kieSession.insert(result);
        ruleFiredCount = kieSession.fireAllRules();
    } catch (Exception e) {
        logger.warn(e.getMessage(), e);
    } finally {
        if (kieSession != null) {
            kieSession.destroy();
        }
    }
    System.out.println("触发了" + ruleFiredCount + "条规则");

    if (result.isPostCodeResult()) {
        System.out.println("规则校验通过");
    }

    return "ok";
}

参考：

• https://zhuanlan.zhihu.com/p/28528925
• http://blog.csdn.net/quzishen/article/details/6163012

源码地址：
https://github.com/wyh-spring-ecosystem-student/spring-boot-student/tree/releases

spring-boot-student-drools 工程