一、Spring表达式语言（SpEL）概述

1. SpEL的定义与作用

Spring表达式语言（SpEL，Spring Expression Language）是Spring框架提供的一种强大的表达式语言，用于在运行时查询和操作对象图。它支持在XML配置文件、注解以及编程式配置中使用，能够动态地计算表达式并返回结果。

SpEL的主要作用包括：

• 动态配置：在Spring配置文件中，SpEL可以用于动态地设置Bean的属性值。
• 条件判断：在注解或配置中，SpEL可以用于条件化地选择Bean或执行逻辑。
• 数据操作：SpEL支持对集合、数组、Map等数据结构进行操作，简化了复杂的数据处理逻辑。

2. SpEL的核心特性

SpEL具有以下核心特性，使其成为Spring框架中不可或缺的一部分：

• 强大的表达式语法：SpEL支持丰富的表达式语法，包括字面量、运算符、方法调用、属性访问等。
• 类型安全：SpEL支持类型转换和类型推断，确保表达式的结果与预期类型一致。
• 上下文感知：SpEL能够访问Spring应用上下文中的Bean、变量和属性，支持动态解析。
• 扩展性：SpEL允许开发者自定义函数、解析器和类型转换器，以满足特定需求。
• 性能优化：SpEL内置了缓存机制，能够提高表达式的解析和执行效率。

3. SpEL的应用场景

SpEL在Spring框架中有广泛的应用场景，主要包括：

• Bean属性注入：在Spring配置文件中，使用SpEL动态设置Bean的属性值。例如：

  <bean id="myBean" class="com.example.MyBean">
      <property name="value" value="#{systemProperties['user.name']}" />
  </bean>
  

  这里，SpEL表达式#{systemProperties['user.name']}用于获取系统属性user.name的值。

• 条件化Bean注册：在注解中使用SpEL实现条件化Bean注册。例如：

  @ConditionalOnExpression("#{systemProperties['env'] == 'prod'}")
  public class ProdConfig {
      // 生产环境配置
  }
  

  这里，SpEL表达式#{systemProperties['env'] == 'prod'}用于判断当前环境是否为生产环境。

• Spring Security中的权限控制：在Spring Security中，SpEL可以用于定义复杂的权限表达式。例如：

  @PreAuthorize("hasRole('ADMIN') and #user.id == authentication.principal.id")
  public void updateUser(User user) {
      // 更新用户信息
  }
  

  这里，SpEL表达式hasRole('ADMIN') and #user.id == authentication.principal.id用于检查当前用户是否具有管理员权限，并且只能更新自己的信息。

• Spring MVC中的视图渲染：在Spring MVC中，SpEL可以用于动态渲染视图。例如：

  <p>Welcome, ${#authentication.name}!</p>
  

  这里，SpEL表达式#authentication.name用于获取当前认证用户的名称。

通过这些应用场景可以看出，SpEL在Spring框架中扮演着重要的角色，能够显著提升开发效率和代码的可读性。

二、SpEL的评估（Evaluation）

1. 表达式评估的基本概念

Spring表达式语言（SpEL）的评估是指解析和执行表达式的过程。SpEL表达式可以是一个简单的字符串，也可以是一个复杂的逻辑表达式。评估的目的是从表达式中提取出有意义的值或执行特定的操作。

1.1 表达式的组成

SpEL表达式通常由以下部分组成：

• 字面量：如字符串、数字、布尔值等。
• 变量：可以在表达式中引用的变量。
• 运算符：如算术运算符、逻辑运算符等。
• 方法调用：调用对象的方法。
• 属性访问：访问对象的属性。

1.2 评估的过程

SpEL的评估过程包括以下步骤：

1. 解析表达式：将表达式字符串解析为抽象语法树（AST）。
2. 上下文绑定：将表达式与评估上下文绑定，确定变量和属性的来源。
3. 执行表达式：根据解析后的语法树执行表达式，生成结果。

1.3 示例代码

import org.springframework.expression.Expression;
import org.springframework.expression.ExpressionParser;
import org.springframework.expression.spel.standard.SpelExpressionParser;

public class SpELExample {
    public static void main(String[] args) {
        ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();
        Expression expression = parser.parseExpression("'Hello, World!'");
        String result = (String) expression.getValue();
        System.out.println(result); // 输出: Hello, World!
    }
}

2. 评估上下文

评估上下文（Evaluation Context）是SpEL评估过程中用于提供变量、函数和类型信息的上下文环境。它决定了表达式中的变量和属性如何解析和执行。

2.1 评估上下文的类型

• StandardEvaluationContext：默认的评估上下文，支持完整的SpEL功能。
• SimpleEvaluationContext：轻量级的评估上下文，适用于简单的表达式评估，安全性更高。

---

StandardEvaluationContext 支持完整的 SpEL 功能，包括方法调用、类型转换、复杂表达式等。

import org.springframework.expression.Expression;
import org.springframework.expression.ExpressionParser;
import org.springframework.expression.spel.standard.SpelExpressionParser;
import org.springframework.expression.spel.support.StandardEvaluationContext;

public class StandardEvaluationContextExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 SpEL 解析器
        ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();

        // 创建一个对象
        Person person = new Person("John", 30);

        // 创建 StandardEvaluationContext，并设置根对象
        StandardEvaluationContext context = new StandardEvaluationContext(person);

        // 解析并执行表达式
        Expression expression = parser.parseExpression("name.toUpperCase()");
        String result = expression.getValue(context, String.class);

        System.out.println("Result: " + result); // 输出: Result: JOHN
    }
}

class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }
}

说明：

• 这里使用了 StandardEvaluationContext，支持调用 toUpperCase() 方法。
• StandardEvaluationContext 可以处理复杂的表达式，例如方法调用、属性访问等。

---

SimpleEvaluationContext 只支持简单的表达式，例如属性访问和简单的条件判断。

import org.springframework.expression.Expression;
import org.springframework.expression.ExpressionParser;
import org.springframework.expression.spel.standard.SpelExpressionParser;
import org.springframework.expression.spel.support.SimpleEvaluationContext;

public class SimpleEvaluationContextExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 SpEL 解析器
        ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();

        // 创建一个对象
        Person person = new Person("Alice", 25);

        // 创建 SimpleEvaluationContext，并设置根对象
        SimpleEvaluationContext context = SimpleEvaluationContext.forReadOnlyDataBinding().build();

        // 解析并执行表达式
        Expression expression = parser.parseExpression("name");
        String result = expression.getValue(context, person, String.class);

        System.out.println("Result: " + result); // 输出: Result: Alice
    }
}

说明：

• 这里使用了 SimpleEvaluationContext，只支持简单的属性访问（如 name）。
• 如果尝试调用方法（如 toUpperCase()），会抛出异常，因为 SimpleEvaluationContext 不支持方法调用。

3. 评估结果的处理

评估结果的处理是指对SpEL表达式评估后生成的结果进行进一步的操作或转换。

3.1 结果类型

SpEL表达式的结果可以是以下类型：

• 基本类型：如字符串、数字、布尔值等。
• 对象：如Java对象、集合等。
• 空值：如果表达式无法解析或执行，可能返回null。

3.2 结果转换

可以通过getValue方法的重载版本将结果转换为特定的类型。

3.3 示例代码

import org.springframework.expression.Expression;
import org.springframework.expression.ExpressionParser;
import org.springframework.expression.spel.standard.SpelExpressionParser;

public class SpELResultExample {
    public static void main(String[] args) {
        ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();
        Expression expression = parser.parseExpression("10 + 20");
        Integer result = expression.getValue(Integer.class);
        System.out.println(result); // 输出: 30
    }
}

4. 解析器配置

SpelParserConfiguration 是用于配置 SpEL 解析器的类，它允许开发者自定义解析器的行为，例如启用自动类型转换、设置空引用处理方式以及配置表达式编译模式。

4.1 主要配置选项

• 自动类型转换：是否允许在表达式中自动进行类型转换。
• 空引用处理：当表达式中的变量或属性为 null 时，是否抛出异常。
• 表达式编译模式：是否启用表达式编译以提高性能。

4.2 示例代码

import org.springframework.expression.Expression;
import org.springframework.expression.ExpressionParser;
import org.springframework.expression.spel.SpelParserConfiguration;
import org.springframework.expression.spel.standard.SpelExpressionParser;

public class SpELParserConfigExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 配置解析器：启用自动类型转换，允许空引用，启用表达式编译
        SpelParserConfiguration config = new SpelParserConfiguration(true, true);
        ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser(config);

        // 解析并执行表达式
        Expression expression = parser.parseExpression("10 + 20");
        Integer result = expression.getValue(Integer.class);
        System.out.println(result); // 输出: 30
    }
}

4.3 配置选项详解

• 自动类型转换：如果设置为 true，SpEL 会尝试将表达式中不匹配的类型自动转换为目标类型。例如，将字符串 "10" 转换为整数 10。
• 空引用处理：如果设置为 true，当表达式中的变量或属性为 null 时，SpEL 会返回 null 而不是抛出异常。
• 表达式编译模式：可以通过 SpelCompilerMode 配置表达式是否编译为字节码以提高性能。

5. SpEL 编译

SpEL 支持将表达式编译为字节码，以提高表达式的执行性能。编译后的表达式可以直接执行，而无需每次重新解析。

5.1 编译器配置

SpEL 编译器可以通过 SpelCompilerMode 进行配置，支持以下模式：

• OFF：禁用编译。
• IMMEDIATE：立即编译表达式。
• MIXED：混合模式，根据表达式的复杂性决定是否编译。

5.2 启用编译

可以通过设置 SpelParserConfiguration 来启用编译功能。

5.3 示例代码

import org.springframework.expression.Expression;
import org.springframework.expression.ExpressionParser;
import org.springframework.expression.spel.SpelCompilerMode;
import org.springframework.expression.spel.SpelParserConfiguration;
import org.springframework.expression.spel.standard.SpelExpressionParser;

public class SpELCompilationExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 配置解析器：启用 IMMEDIATE 编译模式
        SpelParserConfiguration config = new SpelParserConfiguration(SpelCompilerMode.IMMEDIATE, null);
        ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser(config);

        // 解析并执行表达式
        Expression expression = parser.parseExpression("10 + 20");
        Integer result = expression.getValue(Integer.class);
        System.out.println(result); // 输出: 30
    }
}

5.4 编译器的限制

尽管 SpEL 编译可以提高性能，但它有一些限制：

• 不支持所有表达式：某些复杂的表达式可能无法编译。
• 动态性受限：编译后的表达式无法动态修改。
• 调试困难：编译后的字节码难以调试。

三、在Bean定义中使用SpEL

Spring表达式语言（SpEL）不仅可以用于动态计算值，还可以在Spring的Bean定义中使用。通过SpEL，可以在XML配置、注解配置和Java配置中动态地注入属性值或执行逻辑。以下是具体的使用方式。

1. 在XML配置中使用SpEL

在XML配置文件中，可以使用#{expression}语法来嵌入SpEL表达式。这种方式非常适合在传统的Spring XML配置中使用。

1.1 基本用法

在XML中，可以通过<property>标签的value属性或<constructor-arg>标签的value属性来使用SpEL表达式。

1.2 示例代码

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
           http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd">

    <!-- 定义一个Bean -->
    <bean id="myBean" class="com.example.MyBean">
        <!-- 使用SpEL表达式注入属性 -->
        <property name="message" value="#{'Hello, ' + systemProperties['user.name']}" />
    </bean>

</beans>

解释:

• systemProperties['user.name']：获取系统属性中的用户名。
• #{'Hello, ' + ...}：将字符串与系统属性拼接。

2. 在注解配置中使用SpEL

在基于注解的配置中，可以使用@Value注解来注入SpEL表达式的值。这种方式非常适合在Spring Boot或现代Spring应用中使用。

2.1 基本用法

@Value注解可以直接用于字段、方法参数或构造函数参数上，支持SpEL表达式。

2.2 示例代码

import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class MyBean {

    @Value("#{systemProperties['user.name']}")
    private String userName;

    @Value("#{T(java.lang.Math).random() * 100}")
    private double randomNumber;

    public void printInfo() {
        System.out.println("User Name: " + userName);
        System.out.println("Random Number: " + randomNumber);
    }
}

解释:

• @Value("#{systemProperties['user.name']}")：注入系统属性中的用户名。
• @Value("#{T(java.lang.Math).random() * 100}")：注入一个0到100之间的随机数。

3. 在Java配置中使用SpEL

在基于Java的配置中，可以通过@Value注解或Environment对象来使用SpEL表达式。这种方式非常适合在Spring的Java配置类中使用。

3.1 基本用法

在Java配置类中，可以直接在字段或方法参数上使用@Value注解，或者通过Environment对象获取SpEL表达式的值。

3.2 示例代码

import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class AppConfig {

    @Value("#{systemProperties['java.version']}")
    private String javaVersion;

    @Bean
    public MyBean myBean() {
        MyBean bean = new MyBean();
        bean.setJavaVersion(javaVersion);
        return bean;
    }
}

解释:

• @Value("#{systemProperties['java.version']}")：注入Java版本信息。
• 在@Bean方法中，将SpEL表达式的值注入到Bean中。

四、SpEL语言参考

A. 字面量表达式

1. 字符串字面量

字符串字面量用单引号或双引号表示。

Expression expression = parser.parseExpression("'Hello, World!'");
String result = (String) expression.getValue();

2. 数字字面量

数字字面量可以是整数、浮点数等。

Expression expression = parser.parseExpression("42");
Integer result = (Integer) expression.getValue();

3. 布尔字面量

布尔字面量包括true和false。

Expression expression = parser.parseExpression("true");
Boolean result = (Boolean) expression.getValue();

4. null字面量

null表示空值。

Expression expression = parser.parseExpression("null");
Object result = expression.getValue();

B. 属性、数组、列表、映射和索引器

1. 访问对象属性

使用点号（.）访问对象属性。

Expression expression = parser.parseExpression("person.name");
String name = (String) expression.getValue(context);

2. 访问数组和列表元素

使用方括号（[]）访问数组或列表元素。

Expression expression = parser.parseExpression("list[0]");
Object element = expression.getValue(context);

3. 访问映射元素

使用方括号（[]）访问映射元素。

Expression expression = parser.parseExpression("map['key']");
Object value = expression.getValue(context);

4. 使用索引器

索引器可以用于访问集合或数组中的元素。

Expression expression = parser.parseExpression("array[0]");
Object element = expression.getValue(context);

C. 内联列表

使用花括号（{}）定义内联列表。

Expression expression = parser.parseExpression("{1, 2, 3}");
List<Integer> list = (List<Integer>) expression.getValue();

D. 内联映射

使用花括号（{}）和冒号（:）定义内联映射。

Expression expression = parser.parseExpression("{'key1': 'value1', 'key2': 'value2'}");
Map<String, String> map = (Map<String, String>) expression.getValue();

E. 数组构造

使用new关键字构造数组。

Expression expression = parser.parseExpression("new int[]{1, 2, 3}");
int[] array = (int[]) expression.getValue();

F. 方法

1. 调用方法

使用点号（.）调用方法。

Expression expression = parser.parseExpression("'Hello, World!'.toUpperCase()");
String result = (String) expression.getValue();

2. 方法引用

可以直接引用方法。

class Society {
    public boolean isMember(String name) {
        // 检查是否是会员的逻辑
        return true; // 示例返回值
    }
}

Society society = new Society();
StandardEvaluationContext societyContext = new StandardEvaluationContext(society);

boolean isMember = parser.parseExpression("isMember('Mihajlo Pupin')").getValue(
        societyContext, Boolean.class);

G. 运算符

1. 算术运算符

支持加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）等。

Expression expression = parser.parseExpression("10 + 20");
Integer result = (Integer) expression.getValue();

2. 关系运算符

支持等于（==）、不等于（!=）、大于（>）、小于（<）等。

Expression expression = parser.parseExpression("10 > 20");
Boolean result = (Boolean) expression.getValue();

3. 逻辑运算符

支持与（&&）、或（||）、非（!）等。

Expression expression = parser.parseExpression("true && false");
Boolean result = (Boolean) expression.getValue();

4. 条件运算符

支持三元运算符（? :）。

Expression expression = parser.parseExpression("10 > 20 ? 'Yes' : 'No'");
String result = (String) expression.getValue();

H. 类型

1. 类型转换

使用T()进行类型转换。

Expression expression = parser.parseExpression("T(java.lang.Integer).parseInt('42')");
Integer result = (Integer) expression.getValue();

2. 类型判断

使用instanceof进行类型判断。

Expression expression = parser.parseExpression("'Hello' instanceof T(String)");
Boolean result = (Boolean) expression.getValue();

I. 构造函数

使用new关键字调用构造函数。

Expression expression = parser.parseExpression("new java.util.Date()");
Date date = (Date) expression.getValue();

J. 变量

1. 定义变量

在上下文中定义变量。

context.setVariable("name", "Spring");

2. 使用变量

使用#符号引用变量。

Expression expression = parser.parseExpression("#name");
String result = (String) expression.getValue(context);

K. 函数

1. 定义函数

在上下文中注册函数。

context.setVariable("reverse", new ReverseFunction());

2. 调用函数

使用#符号调用函数。

Expression expression = parser.parseExpression("#reverse('Hello')");
String result = (String) expression.getValue(context);

M. Bean引用

1. 引用Bean

使用@符号引用Bean。

AnnotationConfigApplicationContext context = ...;
ExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();
StandardEvaluationContext context = new StandardEvaluationContext();
context.setBeanResolver(new BeanFactoryResolver(context));

Expression expression = parser.parseExpression("@someBean");
MyBean bean = (MyBean) expression.getValue(context);

Expression expression = parser.parseExpression("@'order.service'");
OrderService bean = (OrderService) expression.getValue(context);

2. 访问FactoryBean本身

使用&访问FactoryBean本身。

Object factoryBean = parser.parseExpression("&someFactoryBean").getValue(context);

N. 三元运算符（If-Then-Else）

1. 三元运算符的使用

Expression expression = parser.parseExpression("10 > 20 ? 'Yes' : 'No'");
String result = (String) expression.getValue();

2. 三元运算符的嵌套

Expression expression = parser.parseExpression("10 > 20 ? 'Yes' : (5 > 10 ? 'Maybe' : 'No')");
String result = (String) expression.getValue();

O. Elvis运算符

1. Elvis运算符的使用

用于简化空值检查。

Expression expression = parser.parseExpression("name ?: 'Unknown'");
String result = (String) expression.getValue(context);

2. Elvis运算符的替代方案

可以使用三元运算符替代。

Expression expression = parser.parseExpression("name != null ? name : 'Unknown'");
String result = (String) expression.getValue(context);

P. 安全导航运算符

1. 安全导航运算符的使用

避免空指针异常。

Expression expression = parser.parseExpression("person?.name");
String name = (String) expression.getValue(context);

2. 安全导航运算符的优势

简化空值检查逻辑。

Expression expression = parser.parseExpression("person?.address?.city");
String city = (String) expression.getValue(context);

Q. 集合选择

1. 集合选择的基本概念

从集合中选择符合条件的元素。

Expression expression = parser.parseExpression("list.?[#this > 10]");
List<Integer> filteredList = (List<Integer>) expression.getValue(context);

2. 使用集合选择

Expression expression = parser.parseExpression("list.?[#this > 10].size()");
Integer size = (Integer) expression.getValue(context);

R. 集合投影

对集合中的每个元素进行转换。

Expression expression = parser.parseExpression("list.![#this * 2]");
List<Integer> transformedList = (List<Integer>) expression.getValue(context);

每个元素都乘以二输出。

S. 表达式模板

将静态文本与动态表达式结合。

Expression expression = parser.parseExpression("Hello, #{name}!", new TemplateParserContext());
String result = (String) expression.getValue(context);

TemplateParserContext是 Spring 提供的一个ParserContext` 实现，用于解析模板字符串中的占位符。它的定义如下：

public class TemplateParserContext implements ParserContext {
    @Override
    public String getExpressionPrefix() {
        return "#{";
    }

    @Override
    public String getExpressionSuffix() {
        return "}";
    }

    @Override
    public boolean isTemplate() {
        return true;
    }
}

• getExpressionPrefix：返回占位符的前缀，默认是 #{。
• getExpressionSuffix：返回占位符的后缀，默认是 }。
• isTemplate：返回 true，表示这是一个模板字符串。

通过 TemplateParserContext，SpEL 会将 #{name} 识别为一个表达式占位符，而不是普通文本。

五、总结

SpEL作为Spring框架的重要组成部分，为开发者提供了强大的动态计算能力。通过掌握SpEL的语法和特性，开发者可以更高效地构建灵活、可扩展的Spring应用。希望本文的内容能够帮助您更好地理解和使用SpEL，在实际项目中发挥其最大价值。

祝你变得更强!