drools規則引擎初探

1.drools是什麼

Drools是爲Java量身定製的基於Charles  Forgy的RETE算法的規則引擎的實現。具備了OO接口的RETE,使得商業規則有了更天然的表達。

Rule是什麼呢？

 

一條規則是對商業知識的編碼。一條規則有 attributes ，一個 Left Hand Side （ LHS ）和一個 Right Hand Side （ RHS ）。Drools 容許下列幾種 attributes ： salience ， agenda-group ， no-loop ， auto-focus ， duration ， activation-group  。

規則的 LHS 由一個或多個條件（ Conditions ）組成。當全部的條件（ Conditions ）都知足併爲真時， RHS 將被執行。 RHS 被稱爲結果（ Consequence ）。 LHS 和 RHS 相似於

if（<LHS>){

<RHS>

}

下面介紹幾個術語：

對新的數據和被修改的數據進行規則的匹配稱爲模式匹配（ Pattern Matching ）。進行匹配的引擎稱爲推理機（ Inference Engine ）。被訪問的規則稱爲 ProductionMemory ，被推理機進行匹配的數據稱爲 WorkingMemory 。 Agenda 管理被匹配規則的執行。推理機所採用的模式匹配算法有下列幾種： Linear ， RETE ， Treat ， Leaps 。這裏注意加紅的地方，對數據的修改也會觸發從新匹配，即對 WorkingMemory中的數據進行了修改。

而後規則引擎大概是這個樣子的：

這個圖也很好理解，就是推理機拿到數據和規則後，進行匹配，而後把匹配的規則和數據傳遞給Agenda。

規則引擎實現了數據同邏輯的徹底解耦。規則並不能被直接調用，由於它們不是方法或函數，規則的激發是對 WorkingMemory 中數據變化的響應。結果（ Consequence ，即 RHS ）做爲 LHS events 徹底匹配的 Listener 。

數據被 assert 進 WorkingMemory 後，和 RuleBase 中的 rule 進行匹配（確切的說應該是 rule 的 LHS ），若是匹配成功這條 rule 連同和它匹配的數據（此時就叫作 Activation ）一塊兒被放入 Agenda ，等待 Agenda 來負責安排激發 Activation （其實就是執行 rule 的 RHS ），上圖中的菱形部分就是在 Agenda 中來執行的， Agenda 就會根據衝突解決策略來安排 Activation 的執行順序。

下面附上drools規則引擎的執行過程

 

2.rete算法

參考連接：Rete Algorithm

rete在拉丁文裏是net network的意思，這個算法由 Charles Forgy  博士在他的博士論文裏提到。

這個算法能夠分爲兩個部分，一個是如何編譯規則，一個是如何執行。原話（The Rete algorithm can be broken into 2 parts: rule compilation and runtime execution.）

rule compilation 就是如何經過對全部規則進行處理，生成一個有效的辨別網絡。而一個辨別網絡，則對數據進行過濾，使數據一步步往下傳送。數據剛進入網絡，有不少的匹配條件，這裏能夠理解爲：邏輯表達式爲true or false，而後在網絡裏往下傳遞的時候，匹配的條件愈來愈少，最後到達一個終止節點。

在這個論文裏Dr Charles描述了這麼幾個節點，Node:

2.rete算法

參考連接：Rete Algorithm

rete在拉丁文裏是net network的意思，這個算法由 Charles Forgy  博士在他的博士論文裏提到。

這個算法能夠分爲兩個部分，一個是如何編譯規則，一個是如何執行。原話（The Rete algorithm can be broken into 2 parts: rule compilation and runtime execution.）

rule compilation 就是如何經過對全部規則進行處理，生成一個有效的辨別網絡。而一個辨別網絡，則對數據進行過濾，使數據一步步往下傳送。數據剛進入網絡，有不少的匹配條件，這裏能夠理解爲：邏輯表達式爲true or false，而後在網絡裏往下傳遞的時候，匹配的條件愈來愈少，最後到達一個終止節點。

在這個論文裏Dr Charles描述了這麼幾個節點，Node:

 

這裏對其中的幾個節點作一下簡單介紹，另外說一下如何運做的。

• 首先，root node是全部的對象均可以進入的節點，也是辨別網絡的一個入口，這個能夠理解爲一個虛節點，其實可能並不存在。
• 而後立馬進入到ObjectTypeNode節點，這是一個對象類型節點。很明顯，這裏承載的是一個對象，能夠理解爲是java中的某個new Object()，在這個算法裏，這個節點的做用就是爲了保證不作一些無用功，什麼無用功呢，就是否是對每一個規則，進入的對象都要去辨別一遍，而是肯定的對象類型，去作跟他相關的辨別，其實就是match。那麼怎麼作到呢？這裏用到了一個hashMap，每次進入網絡的對象，都會在這個map中經過hash，找到一個對應的辨別路徑去辨別，即match。附上英文原文：（

  Drools extends Rete by optimizing the propagation from ObjectTypeNode to AlphaNode using hashing. Each time an AlphaNode is added to an ObjectTypeNode it adds the literal value as a key to the HashMap with the AlphaNode as the value. When a new instance enters the ObjectType node, rather than propagating to each AlphaNode, it can instead retrieve the correct AlphaNode from the HashMap,thereby avoiding unnecessary literal checks.）

  
  一個圖來講明：

全部通過ObjectTypeNode的對象都會走到下一個節點，下一個節點能夠是下面的幾種：AlphaNodes, LeftInputAdapterNodes and BetaNodes。後面兩個節點是AlphaNodes節點的一些變種，AlphaNodes節點是用來判斷一些條件的。能夠理解爲一些邏輯表達式的計算。

下面開始上圖：

• 這個圖就是傳遞進一個Cheese對象，而後依次判斷是否知足條件：1.判斷name是不是「cheddar」，2.若是判斷1經過了，繼續判斷strength是不是strong。這是最簡單了一種狀況了，這裏附上對應的規則描述，後面會繼續講解：
  rule "cheessRule" when
  $cheese:Cheese(name == "cheddar" && strength == "strong")
  then
  ......
  end
  
  

3.maven依賴

這裏列了一些後面的一些例子須要用到的maven依賴

<!--kie api 構建kie虛擬文件系統，關聯decisiontable和drl文件，很關鍵 -->

<dependency>
    <groupId>org.kie</groupId>
    <artifactId>kie-api</artifactId>
</dependency>
<!-- 規則引擎核心包，裏面包含了RETE引擎和LEAPS 引擎-->
<dependency>
    <groupId>org.drools</groupId>
    <artifactId>drools-core</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.drools</groupId>
    <artifactId>drools-compiler</artifactId>
</dependency>
<!-- 決策表依賴-->
<dependency>
    <groupId>org.drools</groupId>
    <artifactId>drools-decisiontables</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.drools</groupId>
    <artifactId>drools-templates</artifactId>
</dependency>

4.規則文件：.drl or xls

咱們通常用到的也就這兩種形式，一個是drl文件，是drools規則引擎提供的最原生的方式，語法很簡單，具體語法見

還有一個是決策表，決策表能夠是xls也能夠是csv，咱們通常用xls比較多。並且好理解。xls就是一個excel文件。ps：在使用的過程當中，遇到不少坑，其中一個最大的坑是mac系統的問題，這裏後面會安利。

drl文件

首先來看下drl文件，這個在第2條講解node的時候已經提到過了。
舉例：

rule "ageUp12" when
 $student: Student(age > 2)
    then
 $student.ageUp12();
    end

rule "nameMax" when
 $student: Student(name == "max")
    then
 $student.nameMax();
    retract($student);
    end

簡單說明：以第一個rule爲例

• package 定義了規則文件的一個命名空間，和java中的package無關。
• import 這裏能夠有多個，就是在規則文件裏引用到的java類。
• rule 用來定義一個規則，這裏名字不可重複，後面跟一個when關鍵字，翻譯過來就是，規則 名ageUp12，當知足......
• when 和then之間是邏輯表達式，也就是辨別條件，其中$student:Student(age >2)這裏其實包含了兩個意思，一個是知足age>2的Student對象，一個是把這個對象賦值給$student變量，這樣後面就能夠引用這個變量了。邏輯表達式寫在小括號裏，若是是多個條件，能夠用逗號分隔，如$sutdent :Student(age > 2,name=="max")
• then和end之間來定義action，即當知足age>2的時候，作什麼操做，這裏能夠像在java方法裏同樣，調用任何一個java類的方法，只要import了這個類且在前面定義了這個變量

第二個例子能夠看到有個retract($student),這裏是用到了drools內部提供的一個函數，具體見後續關於drools語法介紹的博客

決策表（decisiontable）

決策表就是一個excel文件，能夠是xls(xlsx暫不支持)或者csv是個表格，看上去也很直觀，即使是不懂代碼的人看了也能看懂，不像drl文件那麼多語法。關鍵的一點是：decisiontable也是最終轉成drl文件來讓drools規則引擎來解析執行的。*.xls到*.drl的轉換這個在後面的wiki會說到。

直接上圖吧

這裏能夠暫時忽略那些背景色，只是爲了好區分沒個模塊的做用

這裏忽略文件開始的空行，從有數據的第一行開始解釋說明：

第一行,第一列：RuleSet 第二列。這裏RuleSet能夠省略的，累似drl文件中的package

第二行，第一列：Import 第二列具體的java類，這裏和drl文件裏的Improt相對應，多個引用類用逗號分隔

第三行，是個對這個決策表的說明

第四行，第一列：RuleTable FirstDecisionTable 這一行很關鍵 指明這是一個決策表，而且下面的幾行都是具體的規則，就比如上面幾行是一些準備條件，下面纔是真正幹活的地方，這裏來個說明

第五行，CONDITION行，這一行能夠有兩種列名：CONDITION ACTION。CONDITION列就是drl裏的辨別條件，  ACTION則是具體的操做，即知足前面幾列的CONDITION的條件後，會執行什麼操做，這裏CONDITION必定在ACTION前面，ACTION能夠有多個列， 單個ACTION裏的多個操做用逗號分隔，末尾要加分號結尾這裏很重要，否則會有解析錯誤

第六行，緊挨着CONDITION的一行，能夠在這裏聲明下面要用的到對象，對應drl文件裏的$student:Student()

第七行，是辨別條件邏輯表達式，如：student.getAge()==$param則對應drl裏的age==12這裏$param是對應列每一個單元格的值，而後這裏須要特別說明下，針對於非字符串，如整數，小數等，能夠直接使用$param，可是若是單元格里是字符串，則須要加雙引號。（ps：mac裏的雙引號是斜的，必定要保證是豎着"的）另外，若是有多個值，能夠用逗號隔開，而後能夠用$1,$2提取變量值，如第一個ACTION裏的student.doAction1($1,"$2")

第八行仍然是註釋行，能夠添加每個CONDITON ACTION列的說明。

下面的每一行就是對應的某些條件的取值了。

參考：decisionTable