????????本文對Java規(guī)則引擎與其API(JSR-94)及相關實現(xiàn)做了較詳細的介紹，對其體系結構和API應用有較詳盡的描述，并指出Java規(guī)則引擎,規(guī)則語言，JSR-94的相互關系,以及JSR-94的不足之處和展望。

　　復雜企業(yè)級項目的開發(fā)以及其中隨外部條件不斷變化的業(yè)務規(guī)則(business logic),迫切需要分離商業(yè)決策者的商業(yè)決策邏輯和應用開發(fā)者的技術決策，并把這些商業(yè)決策放在中心數(shù)據(jù)庫或其他統(tǒng)一的地方，讓它們能在運行時（即商務時間）可以動態(tài)地管理和修改從而提供軟件系統(tǒng)的柔性和適應性。規(guī)則引擎正是應用于上述動態(tài)環(huán)境中的一種解決方法。

　　本文第一部分簡要介紹了規(guī)則引擎的產生背景和基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，第二部分介紹了什么是規(guī)則引擎及其架構和算法，第三部分介紹了商業(yè)產品和開源項目實現(xiàn)等各種Java規(guī)則引擎，第四部分對Java規(guī)則引擎API（JSR-94）作了詳細介紹，講解了其體系結構，管理API和運行時API及相關安全問題，第五部分則對規(guī)則語言及其標準化作了探討，第六部分給出了一個使用Java規(guī)則引擎API的簡單示例，第七部分給予小結和展望。

　　1、 介紹

　　1.1 規(guī)則引擎產生背景

　　企業(yè)管理者對企業(yè)級IT系統(tǒng)的開發(fā)有著如下的要求：(1)為提高效率，管理流程必須自動化，即使現(xiàn)代商業(yè)規(guī)則異常復雜(2)市場要求業(yè)務規(guī)則經(jīng)常變化，IT系統(tǒng)必須依據(jù)業(yè)務規(guī)則的變化快速、低成本的更新(3)為了快速、低成本的更新，業(yè)務人員應能直接管理IT系統(tǒng)中的規(guī)則，不需要程序開發(fā)人員參與。

　　而項目開發(fā)人員則碰到了以下問題:(1)程序=算法+數(shù)據(jù)結構，有些復雜的商業(yè)規(guī)則很難推導出算法和抽象出數(shù)據(jù)模型(2)軟件工程要求從需求->設計->編碼，然而業(yè)務規(guī)則常常在需求階段可能還沒有明確，在設計和編碼后還在變化，業(yè)務規(guī)則往往嵌在系統(tǒng)各處代碼中(3)對程序員來說，系統(tǒng)已經(jīng)維護、更新困難，更不可能讓業(yè)務人員來管理。

　　基于規(guī)則的專家系統(tǒng)的出現(xiàn)給開發(fā)人員以解決問題的契機。規(guī)則引擎由基于規(guī)則的專家系統(tǒng)中的推理引擎發(fā)展而來。下面簡要介紹一下基于規(guī)則的專家系統(tǒng)。

　　1.2 基于規(guī)則的專家系統(tǒng)(RBES)

　　專家系統(tǒng)是人工智能的一個分支，它模仿人類的推理方式，使用試探性的方法進行推理，并使用人類能理解的術語解釋和證明它的推理結論。專家系統(tǒng)有很多分類：神經(jīng)網(wǎng)絡、基于案例推理和基于規(guī)則系統(tǒng)等。

　　RBES包括三部分：Rule Base（knowledge base）、Working Memory（fact base）和Inference Engine（推理引擎）。它們的結構如下所示：

圖1.基于規(guī)則的專家系統(tǒng)組成


　　如上圖所示，推理引擎包括三部分：Pattern Matcher、Agenda和Execution Engine。Pattern Matcher何時執(zhí)行哪個規(guī)則；Agenda管理PatternMatcher挑選出來的規(guī)則的執(zhí)行次序；Execution Engine負責執(zhí)行規(guī)則和其他動作。

　　推理引擎通過決定哪些規(guī)則滿足事實或目標，并授予規(guī)則優(yōu)先級，滿足事實或目標的規(guī)則被加入議程。存在兩者推理方式：演繹法（Forward-Chaining正向鏈）和歸納法（Backward-Chaining反向鏈）。演繹法從一個初始的事實出發(fā)，不斷地應用規(guī)則得出結論（或執(zhí)行指定的動作）。而歸納法則是從假設出發(fā)，不斷地尋找符合假設的事實。
　　2、 規(guī)則引擎

　　2.1 業(yè)務規(guī)則
　
　　一個業(yè)務規(guī)則包含一組條件和在此條件下執(zhí)行的操作，它們表示業(yè)務規(guī)則應用程序的一段業(yè)務邏輯。業(yè)務規(guī)則通常應該由業(yè)務分析人員和策略管理者開發(fā)和修改，但有些復雜的業(yè)務規(guī)則也可以由技術人員使用面向對象的技術語言或腳本來定制。業(yè)務規(guī)則的理論基礎是:設置一個或多個條件，當滿足這些條件時會觸發(fā)一個或多個操作。

　　2.2 規(guī)則引擎

　　什么是規(guī)則引擎？規(guī)則引擎是如何執(zhí)行規(guī)則的？這可以稱之為"什么"與"如何"的問題。到底規(guī)則引擎是什么還是目前業(yè)界一個比較有爭議的問題，在JSR-94種也幾乎沒有定義?？梢赃@樣認為充分定義和解決了"如何"的問題，"什么"問題本質上也迎刃而解。也許這又是一種"先有蛋還是先有雞"哲學爭論。今后標準規(guī)則語言的定義和推出及相關標準的制定應該可以給這樣的問題和爭論劃上一個句號。本文中，暫且這樣述說什么是規(guī)則引擎：規(guī)則引擎由推理引擎發(fā)展而來，是一種嵌入在應用程序中的組件，實現(xiàn)了將業(yè)務決策從應用程序代碼中分離出來，并使用預定義的語義模塊編寫業(yè)務決策。接受數(shù)據(jù)輸入，解釋業(yè)務規(guī)則，并根據(jù)規(guī)則做出業(yè)務決策。

　　2.3 規(guī)則引擎的使用方式

　　由于規(guī)則引擎是軟件組件，所以只有開發(fā)人員才能夠通過程序接口的方式來使用和控制它，規(guī)則引擎的程序接口至少包含以下幾種API：加載和卸載規(guī)則集的API；數(shù)據(jù)操作的API；引擎執(zhí)行的API。開發(fā)人員在程序中使用規(guī)則引擎基本遵循以下5個典型的步驟：創(chuàng)建規(guī)則引擎對象；向引擎中加載規(guī)則集或更換規(guī)則集；向引擎提交需要被規(guī)則集處理的數(shù)據(jù)對象集合；命令引擎執(zhí)行;導出引擎執(zhí)行結果，從引擎中撤出處理過的數(shù)據(jù)。使用了規(guī)則引擎之后，許多涉及業(yè)務邏輯的程序代碼基本被這五個典型步驟所取代。

　　一個開放的業(yè)務規(guī)則引擎應該可以"嵌入"在應用程序的任何位置，不同位置的規(guī)則引擎可以使用不同的規(guī)則集，用于處理不同的數(shù)據(jù)對象。此外，對使用引擎的數(shù)量沒有限制。

　　2.4 規(guī)則引擎架構與推理

　　規(guī)則引擎的架構如下圖所示：

圖2. 業(yè)務規(guī)則引擎架構


　　規(guī)則引擎的推理步驟如下：a. 將初始數(shù)據(jù)（fact）輸入至工作內存(Working Memory)。b. 使用Pattern Matcher將規(guī)則庫(Rules repository)中的規(guī)則（rule）和數(shù)據(jù)（fact）比較。c. 如果執(zhí)行規(guī)則存在沖突（conflict），即同時激活了多個規(guī)則，將沖突的規(guī)則放入沖突集合。d. 解決沖突，將激活的規(guī)則按順序放入Agenda。e. 執(zhí)行Agenda中的規(guī)則。重復步驟b至e，直到執(zhí)行完畢Agenda中的所有規(guī)則。

　　任何一個規(guī)則引擎都需要很好地解決規(guī)則的推理機制和規(guī)則條件匹配的效率問題。

　　當引擎執(zhí)行時，會根據(jù)規(guī)則執(zhí)行隊列中的優(yōu)先順序逐條執(zhí)行規(guī)則執(zhí)行實例，由于規(guī)則的執(zhí)行部分可能會改變工作區(qū)的數(shù)據(jù)對象，從而會使隊列中的某些規(guī)則執(zhí)行實例因為條件改變而失效，必須從隊列中撤銷，也可能會激活原來不滿足條件的規(guī)則，生成新的規(guī)則執(zhí)行實例進入隊列。于是就產生了一種"動態(tài)"的規(guī)則執(zhí)行鏈，形成規(guī)則的推理機制。這種規(guī)則的"鏈式"反應完全是由工作區(qū)中的數(shù)據(jù)驅動的。

　　規(guī)則條件匹配的效率決定了引擎的性能，引擎需要迅速測試工作區(qū)中的數(shù)據(jù)對象，從加載的規(guī)則集中發(fā)現(xiàn)符合條件的規(guī)則，生成規(guī)則執(zhí)行實例。1982年美國卡耐基·梅隆大學的Charles L. Forgy發(fā)明了一種叫Rete算法，很好地解決了這方面的問題。目前世界頂尖的商用業(yè)務規(guī)則引擎產品基本上都使用Rete算法。

　　2.5 規(guī)則引擎的算法
　
　　大部分規(guī)則引擎產品的算法，基本上都來自于Dr. Charles Forgy在1979年提出的RETE算法及其變體，Rete算法是目前效率最高的一個Forward-Chaining推理算法，Drools項目是Rete算法的一個面向對象的Java實現(xiàn)，Rete算法其核心思想是將分離的匹配項根據(jù)內容動態(tài)構造匹配樹，以達到顯著降低計算量的效果。

　　3、 Java規(guī)則引擎
　
　　目前主流的規(guī)則引擎組件多是基于Java和C++程序語言環(huán)境，已經(jīng)有多種Java規(guī)則引擎商業(yè)產品與開源項目的實現(xiàn)，其中有的已經(jīng)支持JSR94，有的正朝這個方向做出努力，列出如下：

　　3.1 Java規(guī)則引擎商業(yè)產品

　　Java規(guī)則引擎商業(yè)產品主要有（Jess不是開源項目，它可以免費用于學術研究，但用于商業(yè)用途則要收費）：



　　3.2 Java規(guī)則引擎開源項目

　　開源項目的實現(xiàn)主要包括：

　　Drools - Drools規(guī)則引擎應用Rete算法的改進形式Rete-II算法。從內部機制上講，它使用了和Forgy的算法相同的概念和方法，但是增加了可與面向對象語言無縫連接的節(jié)點類型。

　　Mandarax 基于反向推理（歸納法）。能夠較容易地實現(xiàn)多個數(shù)據(jù)源的集成。例如，數(shù)據(jù)庫記錄能方便地集成為事實集(facts sets)，reflection用來集成對象模型中的功能。目前不支持JSR 94

　　OFBiz Rule Engine - 支持歸納法(Backward chaining).最初代碼基于Steven John Metsker的"Building Parsers in Java"，不支持JSR 94

　　JLisa - JLisa是用來構建業(yè)務規(guī)則的強大框架，它有著擴展了LISP優(yōu)秀特色的優(yōu)點,比Clips還要強大.這些特色對于多范例軟件的開發(fā)是至關重要的.支持JSR 94

　　其它的開源項目實現(xiàn)有諸如Algernon, TyRuBa, JTP, JEOPS, InfoSapient, RDFExpert, Jena 2, Euler, JLog, Pellet OWL Reasoner, Prova, OpenRules, SweetRules, JShop2等等。

　　4、 Java規(guī)則引擎API(JSR-94)

　　4.1 簡介

　　過去大部分的規(guī)則引擎開發(fā)并沒有規(guī)范化，有其自有的API，這使得其與外部程序交互集成不夠靈活。轉而使用另外一種產品時往往意味需要重寫應用程序邏輯和API調用，代價較大。規(guī)則引擎工業(yè)中標準的缺乏成為令人關注的重要方面。2003年11月定稿并于2004年8月最終發(fā)布的JSR 94（Java規(guī)則引擎API）使得Java規(guī)則引擎的實現(xiàn)得以標準化。

　　Java規(guī)則引擎API由javax.rules包定義，是訪問規(guī)則引擎的標準企業(yè)級API。Java規(guī)則引擎API允許客戶程序使用統(tǒng)一的方式和不同廠商的規(guī)則引擎產品交互，就像使用JDBC編寫獨立于廠商訪問不同的數(shù)據(jù)庫產品一樣。Java規(guī)則引擎API包括創(chuàng)建和管理規(guī)則集合的機制，在Working Memory中添加，刪除和修改對象的機制，以及初始化，重置和執(zhí)行規(guī)則引擎的機制。

　　4.2 簡介Java規(guī)則引擎API體系結構

　　Java規(guī)則引擎API分為兩個主要部分:運行時客戶API(the Runtime client API)和規(guī)則管理API(the rules administration API)。

　　4.2.1規(guī)則管理API

　　規(guī)則管理API在javax.rules.admin中定義,包括裝載規(guī)則以及與規(guī)則對應的動作(執(zhí)行集 execution sets)以及實例化規(guī)則引擎。規(guī)則可以從外部資源中裝載,比如說URI,Input streams, XML streams和readers等等.同時管理API提供了注冊和取消注冊執(zhí)行集以及對執(zhí)行集進行維護的機制。使用admin包定義規(guī)則有助于對客戶訪問運行規(guī)則進行控制管理,它通過在執(zhí)行集上定義許可權使得未經(jīng)授權的用戶無法訪問受控規(guī)則。

　　管理API使用類RuleServiceProvider來獲得規(guī)則管理(RuleAdministrator)接口的實例.規(guī)則管理接口提供方法注冊和取消注冊執(zhí)行集.規(guī)則管理器(RuleAdministrator)提供了本地和遠程的RuleExecutionSetProvider.在前面已提及,RuleExecutionSetProvider負責創(chuàng)建規(guī)則執(zhí)行集.規(guī)則執(zhí)行集可以從如XML streams, input streams等來源中創(chuàng)建.這些數(shù)據(jù)來源及其內容經(jīng)匯集和序列化后傳送到遠程的運行規(guī)則引擎的服務器上.大多數(shù)應用程序中,遠程規(guī)則引擎或遠程規(guī)則數(shù)據(jù)來源的情況并不多見.為了避免這些情況中的網(wǎng)絡開銷,API規(guī)定了可以從運行在同一JVM中規(guī)則庫中讀取數(shù)據(jù)的本地RuleExecutionSetProvider.

　　規(guī)則執(zhí)行集接口除了擁有能夠獲得有關規(guī)則執(zhí)行集的方法,還有能夠檢索在規(guī)則執(zhí)行集中定義的所有規(guī)則對象.這使得客戶能夠知道規(guī)則集中的規(guī)則對象并且按照自己需要來使用它們。

　　4.2.2 運行時API

　　運行時API定義在javax.rules包中,為規(guī)則引擎用戶運行規(guī)則獲得結果提供了類和方法。運行時客戶只能訪問那些使用規(guī)則管理API注冊過的規(guī)則，運行時API幫助用戶獲得規(guī)則對話并且在這個對話中執(zhí)行規(guī)則。

　　運行時API提供了對廠商規(guī)則引擎API實現(xiàn)的類似于JDBC的訪問方法.規(guī)則引擎廠商通過類RuleServiceProvider(類RuleServiceProvider提供了對具體規(guī)則引擎實現(xiàn)的運行時和管理API的訪問)將其規(guī)則引擎實現(xiàn)提供給客戶,并獲得RuleServiceProvider唯一標識規(guī)則引擎的URL.

　　URL推薦標準用法是使用類似"com.mycompany.myrulesengine.rules.RuleServiceProvider"這樣的Internet域名空間,這將有助于訪問URL的唯一性.類RuleServiceProvider內部實現(xiàn)了規(guī)則管理和運行時訪問所需的接口.所有的RuleServiceProvider要想被客戶所訪問都必須用RuleServiceProviderManager進行注冊。注冊方式類似于JDBC API的DriverManager和Driver。

　　運行時接口是運行時API的關鍵部分.運行時接口提供了用于創(chuàng)建規(guī)則會話(RuleSession)的方法,規(guī)則會話如前所述是用來運行規(guī)則的.運行時API同時也提供了訪問在service provider注冊過的所有規(guī)則執(zhí)行集(RuleExecutionSets).規(guī)則會話接口定義了客戶使用的會話的類型,客戶根據(jù)自己運行規(guī)則的方式可以選擇使用有狀態(tài)會話或者無狀態(tài)會話。

　　無狀態(tài)會話的工作方式就像一個無狀態(tài)會話bean.客戶可以發(fā)送單個輸入對象或一列對象來獲得輸出對象.當客戶需要一個與規(guī)則引擎間的專用會話時,有狀態(tài)會話就很有用.輸入的對象通過addObject() 方法可以加入到會話當中.同一個會話當中可以加入多個對象.對話中已有對象可以通過使用updateObject()方法得到更新.只要客戶與規(guī)則引擎間的會話依然存在,會話中的對象就不會丟失。

　　RuleExecutionSetMetaData接口提供給客戶讓其查找規(guī)則執(zhí)行集的元數(shù)據(jù)(metadata).元數(shù)據(jù)通過規(guī)則會話接口(RuleSession Interface)提供給用戶。

　　使用運行時Runtime API的代碼片斷如下所示:

  RuleServiceProvider ruleProvider = RuleServiceProviderManager.getRuleServiceProvider
　　　("com.mycompany.myrulesengine.rules. RuleServiceProvider");
  RuleRuntime ruleRuntime = ruleProvider.getRuleRuntime();
  StatelessRuleSession ruleSession = (StatelessRuleSession)ruleRuntime.createRuleSession(ruleURL, 
　　　null, RuleRuntime.STTELESS_SESSION_TYPE);
  List inputRules = new ArrayList();
  inputRules.add(new String("Rule 1"));
  inputRules.add(new Integer(1));
  List resultRules = ruleSession.executeRules(inputRules);  

　　Rule Markup language (RuleML)
　　http://www.ruleml.org/  Simple Rule Markup Language (SRML) 
　　http://xml.coverpages.org/srml.html  Business Rules Markup Language (BRML)
　　http://xml.coverpages.org/brml.html  SWRL: A Semantic Web Rule Language Combining OWL and RuleML
　　http://www.daml.org/2003/11/swrl/

　　多種規(guī)則語言的使用使得不同規(guī)則引擎實現(xiàn)之間的兼容性成為問題.通用的規(guī)則引擎API或許可以減輕不同廠家API之間的問題,但公用規(guī)則語言的缺乏將仍然阻礙不同規(guī)則引擎實現(xiàn)之間的互操作性.盡管業(yè)界在提出公用規(guī)則語言上做出了一些努力, 比如說RuleML,SRML的出現(xiàn),但距離獲得絕大部分規(guī)則引擎廠商同意的公用標準還有很長的路要走。

　　6、 Java規(guī)則引擎API使用示例

　　6.1 設置規(guī)則引擎

　　Java規(guī)則引擎的管理活動階段開始于查找一個合適的javax.rules.RuleServiceProvider對象，這個對象是應用程序訪問規(guī)則引擎的入口。在J2EE環(huán)境中，你可能可以通過JNDI獲得RuleServiceProvider。否則，你可以使用javax.rules.RuleServiceProviderManager類：

javax.rules.RuleServiceProviderManager class:
String implName = "org.jcp.jsr94.ri.RuleServiceProvider";
Class.forName(implName);
RuleServiceProvider serviceProvider = RuleServiceProviderManager.getRuleServiceProvider(implName);    

  RuleAdministrator admin = serviceProvider.getRuleAdministrator();
  HashMap properties = new HashMap();
  properties.put("name", "My Rules");
  properties.put("description", "A trivial rulebase"); 
  FileReader reader = new FileReader("rules.xml");
  RuleExecutionSet ruleSet = null;
   try {
        LocalRuleExecutionSetProvider lresp =admin.getLocalRuleExecutionSetProvider(properties); 
        ruleSet = lresp.createRuleExecutionSet(reader, properties);
   } finally {
    reader.close();
   }  

  RuleRuntime runtime = rsp.getRuleRuntime(); 
　StatefulRuleSession session = (StatefulRuleSession)runtime.createRuleSession("rules",
       properties,RuleRuntime.STATEFUL_SESSION_TYPE);
　session.addObject(new Integer(1)); 
  session.addObject("A string");
  session.executeRules(); 
  List results = session.getObjects(); 
  session.release();