Go高性能表达式求值引擎：expr

expr 是一个高性能的表达式求值引擎，专为 Go 语言设计。它提供了简单易用的 API 来解析和求值表达式，支持自定义函数和变量，非常适合配置化业务逻辑、规则引擎等场景。

主要特性

• 高性能：expr 经过优化，执行速度快
• 类型安全：编译时检查表达式类型
• 简单易用：直观的 API 设计
• 可扩展：支持自定义函数和变量
• 安全：默认限制潜在危险操作

基本使用

安装

go get github.com/antonmedv/expr

简单示例

package main

import (
	"fmt"
	"github.com/antonmedv/expr"
)

func main() {
	// 最简单的表达式求值
	result, err := expr.Eval("1 + 2", nil)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	fmt.Println(result) // 输出: 3

	// 使用环境变量
	env := map[string]interface{}{
		"name":   "Alice",
		"age":    25,
		"adult":  true,
		"prices": []float64{10.5, 20.3, 30.1},
	}

	// 带变量的表达式
	code := `name + " is " + age + " years old"`
	result, err = expr.Eval(code, env)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	fmt.Println(result) // 输出: Alice is 25 years old

	// 条件表达式
	code = `age >= 18 && adult ? "Adult" : "Minor"`
	result, err = expr.Eval(code, env)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	fmt.Println(result) // 输出: Adult

	// 数组操作
	code = `sum(prices)`
	result, err = expr.Eval(code, env)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	fmt.Println(result) // 输出: 60.9
}

高级用法

预编译表达式

对于需要多次执行的表达式，可以先编译再执行以提高性能：

program, err := expr.Compile(`price > 100 && in_stock`, expr.Env(map[string]interface{}{
	"price":    0,
	"in_stock": false,
}))
if err != nil {
	panic(err)
}

// 多次执行
for _, product := range products {
	result, err := expr.Run(program, map[string]interface{}{
		"price":    product.Price,
		"in_stock": product.InStock,
	})
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	if result.(bool) {
		fmt.Println("High value product:", product.Name)
	}
}

自定义函数

env := map[string]interface{}{
	"greet": func(name string) string {
		return "Hello, " + name + "!"
	},
	"names": []string{"Alice", "Bob", "Charlie"},
}

code := `map(names, greet)`
result, err := expr.Eval(code, env)
if err != nil {
	panic(err)
}
fmt.Println(result) 
// 输出: [Hello, Alice!, Hello, Bob!, Hello, Charlie!]

结构体环境

expr 也支持使用结构体作为环境：

type Env struct {
	User struct {
		Name string
		Age  int
	}
	Discount float64
}

program, err := expr.Compile(
	`User.Age >= 18 && Discount > 0.1`,
	expr.Env(Env{}),
)
if err != nil {
	panic(err)
}

env := Env{
	User: struct {
		Name string
		Age  int
	}{
		Name: "Alice",
		Age:  25,
	},
	Discount: 0.15,
}

output, err := expr.Run(program, env)
if err != nil {
	panic(err)
}
fmt.Println(output) // 输出: true

性能优化技巧

1. 预编译表达式：对于重复执行的表达式，先编译再执行
2. 重用环境对象：避免频繁创建环境对象
3. 限制表达式复杂度：对于不可信输入，限制表达式复杂度
4. 使用简单类型：基本类型比复杂类型处理更快

安全注意事项

expr 默认是安全的，但如果你需要执行不可信输入，可以添加限制：

program, err := expr.Compile(input, expr.Env(env), expr.AllowUndefinedVariables())

expr 提供了多种选项来控制允许的操作：

• AllowUndefinedVariables() - 允许未定义变量
• AllowUndefinedFunctions() - 允许未定义函数
• AllowBuiltins() - 允许内置函数
• AllowAll() - 允许所有操作（不推荐）

表达式语法

expr 支持丰富的表达式语法：

• 算术运算: +, -, *, /, %, **
• 比较运算: ==, !=, <, <=, >, >=
• 逻辑运算: &&, ||, !
• 条件表达式: a ? b : c
• 数组操作: filter, map, reduce, all, any, none, one
• 字符串操作: contains, startsWith, endsWith, matches
• 其他: in, .. (范围), [] (索引)

实际应用场景

1. 业务规则引擎：将业务规则配置为表达式
2. 数据过滤：动态过滤数据集
3. 计算字段：动态计算字段值
4. 条件触发：根据条件触发不同操作
5. 配置化逻辑：将业务逻辑配置化而非硬编码

expr 是一个强大而灵活的工具，可以帮助你将业务逻辑从代码中解耦出来，实现更高程度的配置化和灵活性。