实现脚本引擎技术详解

脚本引擎概述与设计规范

JKScript引擎是一个专注于算术表达式求值的轻量级脚本引擎实现，其核心功能遵循以下技术规范：

功能特性

1. 表达式求值规则：

   • 仅支持二元运算表达式（操作数+运算符+操作数）
   • 操作数支持十进制数字字面量（如10.7）和变量（如num1）
   • 运算符限定为四则运算（+, -, *, /）
   • 返回结果为Double类型对象

2. 输入源支持：

   // 支持String直接输入
   engine.eval("10 + 90");// 支持Reader输入（单表达式）
   Reader reader = new StringReader("num1 * num2");
   engine.eval(reader);
   

架构设计

采用三层核心类结构：

类名	职责
Expression	表达式解析与求值核心逻辑
JKScriptEngine	实现ScriptEngine接口的适配层
JKScriptEngineFactory	服务发现机制实现

模块化部署

通过Java模块系统声明依赖关系：

// module-info.java
module jdojo.jkscript {requires java.scripting;provides javax.script.ScriptEngineFactorywith com.jdojo.jkscript.JKScriptEngineFactory;
}

模块设计特点：

• 强封装性（不导出任何包）
• 通过java.scripting模块获取基础API支持
• 服务注册机制实现自动发现

表达式解析原理

Expression类采用正则表达式进行语法分析：

// 表达式模式定义
String pattern = "^([+-]?)([\\p{Alnum}\\p{Sc}_.]+)([\\s]*)([+*/-])([\\s]*)([+-]?)([\\p{Alnum}\\p{Sc}_.]+)$";

解析流程：

1. 操作数符号提取（+/-前缀）
2. 操作数类型识别（数字字面量/绑定变量）
3. 运算符验证
4. 上下文变量查找（通过ScriptContext）

边界条件处理

引擎明确限制以下场景：

// 不支持的情况示例
engine.eval("0x2A + 0b1011");  // 非十进制数字
engine.eval("num1 % num2");    // 非四则运算符
engine.eval("a + b + c");      // 多元运算

核心实现类详解

Expression类

作为算术运算的核心处理器，主要包含：

关键字段：

private String op1;        // 左操作数
private char op1Sign;      // 左操作数符号
private char operation;    // 运算符
private boolean parsed;    // 解析状态标记

求值流程：

1. 语法解析（parse()方法）
2. 操作数取值（getOperandValue()方法）
3. 运算执行（eval()方法）

典型用法：

ScriptContext context = engine.getContext();
Expression exp = new Expression("num1 * -5.2", context);
Double result = exp.eval();

JKScriptEngine类

继承AbstractScriptEngine实现标准接口：

核心方法实现：

@Override
public Object eval(String script, ScriptContext context) {Expression exp = new Expression(script, context);return exp.eval();
}@Override
public Object eval(Reader reader, ScriptContext context) {// 多行表达式合并处理String script = reader.lines().collect(Collectors.joining());return eval(script, context);
}

JKScriptEngineFactory类

实现服务发现接口的关键配置：

引擎标识配置：

@Override
public List getNames() {return List.of("jks", "JKScript", "jkscript");
}@Override
public ScriptEngine getScriptEngine() {