java執(zhí)行字符串公式的三種方法總結
問題描述
最近，在項目中遇到了一項特定需求：前端用戶需要輸入一個數(shù)學公式，這個公式隨后被保存到后臺數(shù)據(jù)庫中。當后臺需要從數(shù)據(jù)庫中檢索這個公式并進行計算時，面臨的一個挑戰(zhàn)是，從數(shù)據(jù)庫獲取的公式是以字符串形式存在的，無法直接代入數(shù)值進行計算。
解決方案
方法1：使用 ScriptEngine（Java內置）
經查閱資料，發(fā)現(xiàn)利用Java的腳本引擎（特別是JavaScript引擎）能夠高效地解析并執(zhí)行各類數(shù)學公式。在JDK 1.6及更高版本中，引入了javax.script包，這一包為開發(fā)者提供了極大的便利，能夠輕松地將腳本引擎嵌入到Java應用程序中。借助這一功能，我們可以無縫地處理字符串形式的公式，并將其轉化為可執(zhí)行的代碼，從而滿足項目中的計算需求。
具體代碼：
import javax.script.ScriptEngine;
import javax.script.ScriptEngineManager;
import javax.script.ScriptException;
public class EvaluateExpression {
public static void main(String[] args) {
// 示例公式字符串(從數(shù)據(jù)庫中獲取)
String expression = "3 + 5 * (2 - 8)";
// 創(chuàng)建一個腳本引擎管理器
ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();
// 獲取一個JavaScript引擎
ScriptEngine engine = manager.getEngineByName("JavaScript");
try {
// 執(zhí)行公式并獲取結果
Object result = engine.eval(expression);
// 將結果轉換為字符串并打印
System.out.println("公式" + expression + "的執(zhí)行結果是："+ result);
} catch (ScriptException e) {
// 捕獲并處理腳本異常
System.err.println(e.getMessage());
}
}
}
運行結果
注：如果公式中包含變量作為運算的一部分，我們可以通過使用Java字符串的replace()或者replaceAll()方法，將這些變量替換為具體的數(shù)值，隨后再進行計算。以下是一個具體的代碼實現(xiàn)示例，用于說明這一過程：
import javax.script.ScriptEngine;
import javax.script.ScriptEngineManager;
import javax.script.ScriptException;
public class EvaluateExpression {
public static void main(String[] args) {
// 示例公式字符串(從數(shù)據(jù)庫中獲取)
String expression = "3 + a * (2 - b) + a";
// 創(chuàng)建一個腳本引擎管理器
ScriptEngineManager manager = new ScriptEngineManager();
// 獲取一個JavaScript引擎
ScriptEngine engine = manager.getEngineByName("JavaScript");
String a = "5", b = "8";
try {
// 執(zhí)行公式并獲取結果
Object result = engine.eval(expression.replaceAll("a", a).replace("b", b));
// 將結果轉換為字符串并打印
System.out.println("公式" + expression + "的執(zhí)行結果是："+ result);
} catch (ScriptException e) {
// 捕獲并處理腳本異常
System.err.println(e.getMessage());
}
}
}
運行結果
注意：Java 9+ 已將 Nashorn 引擎標記為廢棄（需手動添加依賴），且存在安全風險。建議對非受信輸入進行嚴格校驗。
方法2：使用第三方庫 [exp4j]（推薦）
官網(wǎng)地址： exp4j
適用于數(shù)學表達式（安全且輕量級）：
- 添加依賴（Maven）：
<dependency>
<groupId>net.objecthunter</groupId>
<artifactId>exp4j</artifactId>
<version>0.4.8</version>
</dependency>
- 示例代碼：
import net.objecthunter.exp4j.Expression;
import net.objecthunter.exp4j.ExpressionBuilder;
public class FormulaCalculator {
public static void main(String[] args) {
String formula = "10 * (3 + 2) / 5";
Expression expression = new ExpressionBuilder(formula).build();
double result = expression.evaluate();
System.out.println(result); // 輸出: 10.0
}
}
優(yōu)勢：
- 無外部依賴，避免代碼注入風險
- 支持自定義變量（如
"x^2 + y"） - 支持數(shù)學函數(shù)（
sin,log等）
方法3：使用Expression（Spring框架）（推薦）
適用于 Spring 項目：
import org.springframework.expression.Expression;
import org.springframework.expression.ExpressionParser;
import org.springframework.expression.spel.standard.SpelExpressionParser;
public class FormulaCalculator {
public static void main(String[] args) {
String formula = "10 * (3 + 2) / 5";
ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();
Expression exp = parser.parseExpression(formula);
Integer result = exp.getValue(Integer.class);
System.out.println(result); // 輸出: 10
}
}
總結
javax.script包中的ScriptEngineManager腳本引擎管理器是一個功能強大的工具，它能夠滿足我們在Java代碼中執(zhí)行字符串公式的需求。通過ScriptEngineManager，我們可以輕松地獲取到各種腳本引擎（如JavaScript引擎），并利用這些引擎來解析和執(zhí)行嵌入在字符串中的數(shù)學表達式或其他類型的腳本代碼。這種方法不僅簡化了代碼的實現(xiàn)，還提高了程序的靈活性和可擴展性，使我們能夠高效地處理各種復雜的計算任務。
雖然ScriptEngine能滿足需求，但對Java 9+兼容性較差?？紤]到目前大多數(shù)企業(yè)都采用Spring全家桶進行開發(fā)，我們強烈推薦使用Spring Expression。當然exp4j也是很不錯的選擇。
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