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Spring Expression Language (SpEL) 字面量表达式详解 🎯

什么是字面量表达式?

在编程世界中,字面量(Literal) 就像是我们日常生活中的"实物"——你看到的就是它本身的值。比如数字 42、字符串 "Hello"、布尔值 true 等,它们不需要计算或解释,直接就代表了具体的值。

NOTE

SpEL(Spring Expression Language)的字面量表达式是构建复杂表达式的基础构建块,就像乐高积木中的基础砖块一样。

为什么需要字面量表达式? 🤔

想象一下,如果没有字面量表达式,我们在配置文件或代码中就无法直接表示具体的值,这就像试图用文字描述颜色而不能直接展示颜色本身一样困难。

解决的核心问题

  1. 配置灵活性:在Spring配置中动态设置属性值
  2. 表达式构建:作为复杂表达式的组成部分
  3. 类型安全:提供类型明确的值表示

SpEL 支持的字面量类型 📝

1. 字符串字面量 (String)

字符串可以用单引号 ' 或双引号 " 包围。

kotlin
val parser = SpelExpressionParser()

// 单引号包围的字符串
val message = parser.parseExpression("'Hello World'").value as String
println(message) // 输出: Hello World

// 双引号包围的字符串  
val greeting = parser.parseExpression("\"Welcome to Spring\"").value as String
println(greeting) // 输出: Welcome to Spring
kotlin
val parser = SpelExpressionParser()

// 在单引号字符串中使用单引号(用两个单引号表示一个单引号)
val pizzaName = parser.parseExpression("'Tony''s Pizza'").value as String
println(pizzaName) // 输出: Tony's Pizza

// 在双引号字符串中使用双引号(用两个双引号表示一个双引号)
val quote = parser.parseExpression("\"He said \"\"Hello\"\" to me\"").value as String
println(quote) // 输出: He said "Hello" to me

TIP

字符串转义规则很简单:在单引号字符串中,用 '' 表示一个单引号;在双引号字符串中,用 "" 表示一个双引号。

2. 数字字面量 (Number)

SpEL 支持多种数字格式,包括整数、十六进制数和浮点数。

kotlin
val parser = SpelExpressionParser()

// 整数
val intValue = parser.parseExpression("42").value as Int
println("整数: $intValue") // 输出: 整数: 42

// 长整数
val longValue = parser.parseExpression("9223372036854775807").value as Long
println("长整数: $longValue")

// 十六进制数
val hexValue = parser.parseExpression("0x7FFFFFFF").value as Int
println("十六进制: $hexValue") // 输出: 十六进制: 2147483647

// 浮点数
val floatValue = parser.parseExpression("3.14159").value as Double
println("浮点数: $floatValue") // 输出: 浮点数: 3.14159

// 科学计数法
val scientificValue = parser.parseExpression("6.0221415E+23").value as Double
println("科学计数法: $scientificValue") // 输出: 科学计数法: 6.0221415E23

// 负数
val negativeValue = parser.parseExpression("-100").value as Int
println("负数: $negativeValue") // 输出: 负数: -100

WARNING

重要的数字存储机制:SpEL 内部将所有字面量数字存储为正数。负数是通过 0 - 正数 的方式计算得出的。

3. 数字边界值的特殊处理 ⚠️

由于SpEL的内部实现机制,处理数字类型的最小值时需要特别注意:

kotlin
val parser = SpelExpressionParser()
val context = StandardEvaluationContext()

// ❌ 这样会抛出异常
// val minInt = parser.parseExpression("-2147483648").getValue(context) as Int

// ✅ 正确的方式 1:使用类型常量
val minIntValue1 = parser.parseExpression("T(Integer).MIN_VALUE")
    .getValue(context) as Int
println("最小整数值1: $minIntValue1") 

// ✅ 正确的方式 2:使用数学计算
val minIntValue2 = parser.parseExpression("-2^31").getValue(context) as Int
println("最小整数值2: $minIntValue2") 

CAUTION

直接使用 -2147483648 会导致解析异常,因为 SpEL 会先尝试解析 2147483648 这个正数,但它超出了 Integer.MAX_VALUE 的范围。

4. 布尔字面量 (Boolean)

kotlin
val parser = SpelExpressionParser()

// 布尔值 true
val trueValue = parser.parseExpression("true").value as Boolean
println("布尔真值: $trueValue") // 输出: 布尔真值: true

// 布尔值 false
val falseValue = parser.parseExpression("false").value as Boolean
println("布尔假值: $falseValue") // 输出: 布尔假值: false

5. 空值字面量 (Null)

kotlin
val parser = SpelExpressionParser()

// null 值
val nullValue = parser.parseExpression("null").value
println("空值: $nullValue") // 输出: 空值: null

// 检查是否为 null
val isNull = nullValue == null
println("是否为空: $isNull") // 输出: 是否为空: true

实际应用场景 🚀

场景1:Spring Boot 配置文件中的动态配置

kotlin
@Component
class DatabaseConfig {
    
    // 使用 SpEL 设置默认值
    @Value("#{systemProperties['db.host'] ?: 'localhost'}")  
    lateinit var host: String
    
    @Value("#{systemProperties['db.port'] ?: 3306}")  
    var port: Int = 0
    
    @Value("#{systemProperties['db.ssl.enabled'] ?: false}")  
    var sslEnabled: Boolean = false
    
    @Value("#{systemProperties['db.timeout'] ?: 30.0}")  
    var timeout: Double = 0.0
}

场景2:条件判断和计算

kotlin
@Service
class PriceCalculatorService {
    
    fun calculateDiscount(originalPrice: Double, customerLevel: String): Double {
        val parser = SpelExpressionParser()
        val context = StandardEvaluationContext()
        
        // 设置上下文变量
        context.setVariable("price", originalPrice)
        context.setVariable("level", customerLevel)
        
        // 使用字面量构建复杂表达式
        val discountExpression = when (customerLevel) {
            "VIP" -> "#price * 0.8"  // 8折
            "GOLD" -> "#price * 0.9" // 9折
            else -> "#price * 1.0"   // 原价
        }
        
        return parser.parseExpression(discountExpression)
            .getValue(context) as Double
    }
}

场景3:动态验证规则

kotlin
@Component
class ValidationService {
    
    private val parser = SpelExpressionParser()
    
    fun validateUser(user: User): List<String> {
        val errors = mutableListOf<String>()
        val context = StandardEvaluationContext(user)
        
        // 年龄验证:使用数字字面量
        val ageValid = parser.parseExpression("age >= 18 and age <= 120") 
            .getValue(context) as Boolean
        if (!ageValid) {
            errors.add("年龄必须在18-120之间")
        }
        
        // 邮箱验证:使用字符串字面量和正则
        val emailValid = parser.parseExpression("email matches '.+@.+\\..+'") 
            .getValue(context) as Boolean
        if (!emailValid) {
            errors.add("邮箱格式不正确")
        }
        
        // 状态验证:使用布尔字面量
        val statusValid = parser.parseExpression("active == true") 
            .getValue(context) as Boolean
        if (!statusValid) {
            errors.add("用户状态必须为激活状态")
        }
        
        return errors
    }
}

data class User(
    val age: Int,
    val email: String,
    val active: Boolean
)

字面量表达式的执行流程 🔄

最佳实践与注意事项 ✅

1. 类型安全

kotlin
// ✅ 推荐:明确指定类型
val stringValue = parser.parseExpression("'Hello'").value as String

// ❌ 不推荐:使用 Any 类型
val anyValue = parser.parseExpression("'Hello'").value

2. 性能优化

kotlin
@Component
class ExpressionCache {
    
    // ✅ 推荐:缓存已解析的表达式
    private val expressionCache = mutableMapOf<String, Expression>()
    private val parser = SpelExpressionParser()
    
    fun getExpression(expressionString: String): Expression {
        return expressionCache.computeIfAbsent(expressionString) { 
            parser.parseExpression(it) 
        } 
    }
}

3. 错误处理

kotlin
fun safeEvaluateExpression(expressionString: String): Any? {
    return try {
        val parser = SpelExpressionParser()
        parser.parseExpression(expressionString).value
    } catch (e: SpelEvaluationException) { 
        logger.error("SpEL表达式求值失败: $expressionString", e) 
        null
    } catch (e: SpelParseException) { 
        logger.error("SpEL表达式解析失败: $expressionString", e) 
        null
    }
}

总结 🎉

SpEL的字面量表达式虽然看起来简单,但它们是构建强大动态表达式的基础。通过掌握这些基本概念,你可以:

  • 在Spring配置中实现灵活的属性设置
  • 构建复杂的条件判断逻辑
  • 实现动态的业务规则验证
  • 提高代码的可配置性和可维护性

IMPORTANT

记住,字面量表达式通常不会单独使用,而是作为更复杂表达式的组成部分。掌握好这些基础,为学习SpEL的高级特性打下坚实的基础!