评估

本节介绍 SpEL 接口的编程式用法及其表达式语言。完整的语言参考可在语言参考中找到。

以下代码演示了如何使用 SpEL API 来评估字符串字面量表达式 Hello World。

  • Java

  • Kotlin

ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();
Expression exp = parser.parseExpression("'Hello World'"); (1)
String message = (String) exp.getValue();
1 message 变量的值是 "Hello World"。 
val parser = SpelExpressionParser()
val exp = parser.parseExpression("'Hello World'") (1)
val message = exp.value as String
1 message 变量的值是 "Hello World"。

您最有可能使用的 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。在前面的示例中，表达式字符串是由单引号包围的字符串字面量。Expression 接口负责评估定义的表达式字符串。调用 parser.parseExpression(…​) 和 exp.getValue(…​) 时可能抛出的两种异常分别是 ParseException 和 EvaluationException。

SpEL 支持广泛的功能，例如调用方法、访问属性和调用构造器。

在下面的方法调用示例中，我们调用字符串字面量 Hello World 上的 concat 方法。

  • Java

  • Kotlin

ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();
Expression exp = parser.parseExpression("'Hello World'.concat('!')"); (1)
String message = (String) exp.getValue();
1 message 的值现在是 "Hello World!"。 
val parser = SpelExpressionParser()
val exp = parser.parseExpression("'Hello World'.concat('!')") (1)
val message = exp.value as String
1 message 的值现在是 "Hello World!"。

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

  • Java

  • Kotlin

ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();

// invokes 'getBytes()'
Expression exp = parser.parseExpression("'Hello World'.bytes"); (1)
byte[] bytes = (byte[]) exp.getValue();
1 此行将字面量转换为字节数组。 
val parser = SpelExpressionParser()

// invokes 'getBytes()'
val exp = parser.parseExpression("'Hello World'.bytes") (1)
val bytes = exp.value as ByteArray
1 此行将字面量转换为字节数组。

SpEL 还支持使用标准点符号（例如 prop1.prop2.prop3）访问嵌套属性，以及相应地设置属性值。公共字段也可以访问。

以下示例演示了如何使用点符号获取字符串字面量的长度。

  • Java

  • Kotlin

ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();

// invokes 'getBytes().length'
Expression exp = parser.parseExpression("'Hello World'.bytes.length"); (1)
int length = (Integer) exp.getValue();
1 'Hello World'.bytes.length 给出字面量的长度。 
val parser = SpelExpressionParser()

// invokes 'getBytes().length'
val exp = parser.parseExpression("'Hello World'.bytes.length") (1)
val length = exp.value as Int
1 'Hello World'.bytes.length 给出字面量的长度。

可以使用 String 的构造器代替使用字符串字面量，如下例所示。

  • Java

  • Kotlin

ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();
Expression exp = parser.parseExpression("new String('hello world').toUpperCase()"); (1)
String message = exp.getValue(String.class);
1 从字面量构造一个新的 String 并将其转换为大写。 
val parser = SpelExpressionParser()
val exp = parser.parseExpression("new String('hello world').toUpperCase()")  (1)
val message = exp.getValue(String::class.java)
1 从字面量构造一个新的 String 并将其转换为大写。

注意泛型方法的用法：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返回类型。如果无法将值转换为类型 T 或无法使用注册的类型转换器进行转换，则会抛出 EvaluationException。

SpEL 更常见的用法是提供针对特定对象实例（称为根对象）进行评估的表达式字符串。以下示例演示了如何从 Inventor 类的实例中检索 name 属性，以及如何在布尔表达式中引用 name 属性。

  • Java

  • Kotlin

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

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

val parser = SpelExpressionParser()

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

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

理解 EvaluationContext

在评估表达式时，使用 EvaluationContext API 来解析属性、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 SpEL 语言基本特性和配置选项的一个子集，适用于那些不需要 SpEL 语言完整语法且应受到有意义限制的表达式类别。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 语言的全部特性和配置选项。您可以使用它来指定默认根对象，并配置所有可用的评估相关策略。

SimpleEvaluationContext 被设计为只支持 SpEL 语言语法的一个子集。例如，它排除了 Java 类型引用、构造器和 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。创建 SimpleEvaluationContext 时，您需要选择 SpEL 表达式中数据绑定所需的支持级别。

  • 用于只读访问的数据绑定

  • 用于读写访问的数据绑定

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

方便的是，SimpleEvaluationContext.forReadOnlyDataBinding() 通过 DataBindingPropertyAccessor 实现对属性的只读访问。类似地，SimpleEvaluationContext.forReadWriteDataBinding() 实现对属性的读写访问。另外，您可以通过 SimpleEvaluationContext.forPropertyAccessors(…​) 配置自定义访问器，可以禁用赋值，并通过 builder 可选地激活方法解析和/或类型转换器。

类型转换

默认情况下，SpEL 使用 Spring core 中可用的转换服务 (org.springframework.core.convert.ConversionService)。此转换服务包含许多用于常见转换的内置转换器，但也完全可扩展，以便您可以添加类型之间的自定义转换。此外，它还感知泛型。这意味着，当您在表达式中使用泛型类型时，SpEL 会尝试转换以维护其遇到的任何对象的类型正确性。

这在实践中意味着什么？假设使用 setValue() 赋值来设置一个 List 属性。该属性的实际类型是 List<Boolean>。SpEL 认识到列表中的元素需要在放入列表之前转换为 Boolean 类型。以下示例演示了如何执行此操作。

  • Java

  • Kotlin

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);
class Simple {
	var booleanList: MutableList<Boolean> = ArrayList()
}

val simple = Simple()
simple.booleanList.add(true)

val 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
val b = simple.booleanList[0]

解析器配置

可以使用解析器配置对象 (org.springframework.expression.spel.SpelParserConfiguration) 来配置 SpEL 表达式解析器。配置对象控制一些表达式组件的行为。例如，如果您索引一个集合，并且指定索引处的元素是 null，SpEL 可以自动创建该元素。这在使用由属性引用链组成的表达式时很有用。类似地，如果您索引一个集合并指定一个大于集合当前大小的索引，SpEL 可以自动增长集合以容纳该索引。为了在指定索引处添加一个元素，SpEL 会尝试使用元素类型的默认构造器创建该元素，然后再设置指定值。如果元素类型没有默认构造器，则会将 null 添加到集合中。如果没有内置转换器或自定义转换器知道如何设置值，则 null 将保留在集合的指定索引处。以下示例演示了如何自动增长 List。

  • Java

  • Kotlin

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
class Demo {
	var list: List<String>? = null
}

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

val parser = SpelExpressionParser(config)

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

val demo = Demo()

val o = expression.getValue(demo)

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

默认情况下，SpEL 表达式不能包含超过 10,000 个字符；但是，maxExpressionLength 是可配置的。如果您编程式地创建 SpelExpressionParser，则可以在创建提供给 SpelExpressionParser 的 SpelParserConfiguration 时指定自定义的 maxExpressionLength。如果您希望设置用于在 ApplicationContext 中解析 SpEL 表达式的 maxExpressionLength — 例如，在 XML Bean 定义、@Value 等 — 您可以设置一个 JVM 系统属性或名为 spring.context.expression.maxLength 的 Spring 属性为您应用所需的表达式最大长度（参阅支持的 Spring 属性）。

SpEL 编译

Spring 为 SpEL 表达式提供了一个基本编译器。表达式通常被解释执行，这在评估期间提供了很大的动态灵活性，但未提供最佳性能。对于偶尔使用表达式来说，这很好，但是当由 Spring Integration 等其他组件使用时，性能可能非常重要，而对动态性没有实际需求。

SpEL 编译器旨在解决这一需求。在评估期间，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信息，编译器在执行编译时会使用在解释执行表达式期间收集的信息。例如，它纯粹从表达式中不知道属性引用的类型，但在第一次解释评估期间，它会找出它的类型。当然，基于此类派生信息进行编译可能会导致后续问题，如果各种表达式元素的类型随时间发生变化。因此，编译最适合那些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

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，因此性能提升会非常明显。在一个包含 50,000 次迭代的微基准测试示例运行中，使用解释器评估耗时 75ms，而使用表达式的编译版本仅需 3ms。

编译器配置

编译器默认不开启，但您可以通过两种不同的方式开启。您可以通过解析器配置过程（前面讨论过）开启它，或者在 SpEL 用法嵌入到其他组件中时使用 Spring 属性开启它。本节讨论这两种选项。

编译器可以在三种模式之一中运行，这些模式包含在 org.springframework.expression.spel.SpelCompilerMode 枚举中。模式如下：

OFF

编译器关闭，所有表达式都将在 解释执行 模式下进行评估。这是默认模式。

IMMEDIATE

在即时模式下，表达式会尽快编译，通常在第一次解释评估之后。如果编译后的表达式评估失败（例如，由于类型改变，如前所述），表达式评估的调用者将收到异常。如果各种表达式元素的类型随时间变化，请考虑切换到 MIXED 模式或关闭编译器。

MIXED

在混合模式下，表达式评估会在 解释执行 和 编译 模式之间随着时间静默切换。经过一定数量的成功解释执行后，表达式会被编译。如果编译后的表达式评估失败（例如，由于类型改变），该失败将在内部捕获，并且系统将针对给定表达式切换回解释执行模式。基本上，调用者在 IMMEDIATE 模式下收到的异常将改为在内部处理。稍后，编译器可能会生成另一个编译形式并切换到它。这种在解释执行和编译模式之间切换的循环将持续进行，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执行模式。

存在 IMMEDIATE 模式是因为 MIXED 模式可能导致具有副作用的表达式出现问题。如果编译后的表达式在部分成功后崩溃，它可能已经执行了某些影响系统状态的操作。如果发生这种情况，调用者可能不希望它在解释执行模式下静默地重新运行，因为表达式的一部分可能已经运行了两次。

选择模式后，使用 SpelParserConfiguration 来配置解析器。以下示例展示了如何执行此操作。

  • Java

  • Kotlin

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);
val config = SpelParserConfiguration(SpelCompilerMode.IMMEDIATE,
		this.javaClass.classLoader)

val parser = SpelExpressionParser(config)

val expr = parser.parseExpression("payload")

val message = MyMessage()

val payload = expr.getValue(message)

指定编译器模式时，您还可以指定一个 ClassLoader（允许传递 null）。编译后的表达式定义在一个子 ClassLoader 中，该子 ClassLoader 在提供的任何 ClassLoader 下创建。重要的是确保，如果指定了 ClassLoader，它可以看到表达式评估过程中涉及的所有类型。如果您未指定 ClassLoader，则使用默认的 ClassLoader（通常是表达式评估期间运行线程的上下文 ClassLoader）。

配置编译器的第二种方法适用于 SpEL 嵌入在其他组件中，且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（off、immediate 或 mixed）之一。

编译器限制

Spring 不支持编译所有类型的表达式。主要关注点在于可能在性能关键场景中使用的常见表达式。以下类型的表达式无法编译。

  • 涉及赋值的表达式

  • 依赖于转换服务的表达式

  • 使用自定义解析器的表达式

  • 使用重载运算符的表达式

  • 使用数组构建语法的表达式

  • 使用选择或投影的表达式

  • 使用 bean 引用的表达式

未来可能支持编译更多类型的表达式。

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