business rule engine研究-京东云开发者社区

# 1.概述
目的：学习并传播business rule engine 的应用技巧，以便于在项目中应用。

本文面向的读者： 系统架构师，业务架构师。
# 2.需求
## 2.1 认识rule

这是 drools engine 的一条规则，

```
rule "High Risk"
 	when
 		Driver( male == true, age >= 16, age <= 25 )
 		Car ( style == Style.SPORT, color == Color.RED )
 	then
 		$p.increasePremium( new Percentage( 20 ) );
end
```
规则是由 condition : action 2部分构成的。这是对高风险的保单增加保费的一条规则。

## 2.2 规则数量多，经常变化的规则的场景

规则是由业务运营人员编辑的，譬如以下是sap 的一个规则编辑界面：

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/87f73285-b41e-4f4f-b07d-6c0cab89c54620210528140253.png)

可以这么说， business rule engine ，它不像程序员的工具，它像是业务运营人员的工具。
# 3.案例研究

## 3.1 案例
 折扣计算：对于购物车超过100元的订单，给与10% 的折扣。
  规则如下：

```
package com.jdl.kili.demodrools.shop
dialect "mvel"
import com.sample.DroolsShop.Customer
import com.sample.DroolsShop.Product
import com.sample.DroolsShop.Purchase
import com.sample.DroolsShop.Discount

rule "Purchase notification"
    salience 10
    when
        $c : Customer()
        $p : Purchase( customer == $c )
    then
        System.out.println( "Customer " + $c.name + " just purchased " + $p.product.name );
end

rule "Discount removed notification"
    when
        $c : Customer()
        not Discount( customer == $c )
    then
        $c.discount = 0;
        System.out.println( "Customer " + $c.name + " now has a discount of " + $c.discount );
end

rule "Discount awarded notification"
    when
        $c : Customer()
        $d : Discount( customer == $c )
    then
        System.out.println( "Customer " + $c.name + " now has a discount of " + $d.amount );
end

rule "Apply 10% discount if total purchases is over 100"
    no-loop true
    dialect "java"
    when
        $c : Customer()
        $i : Double(doubleValue > 100) from accumulate (
                Purchase( customer == $c, $price : product.price ),
                sum( $price )
        )

then
        $c.setDiscount( 10 );
        insertLogical( new Discount( $c, 10 ) );
        System.out.println( "Customer " + $c.getName() + " now has a shopping total of " + $i );

end
```

用户修改购物车:

```
 KieSession ksession = kc.newKieSession("ksession-shop-rules");
        Customer mark = new Customer( "mark",0 );
        ksession.insert( mark );
        Product shoes = new Product( "shoes",60 );
        ksession.insert( shoes );
        Product hat = new Product( "hat",60 );
        ksession.insert( hat );
        ksession.insert( new Purchase( mark,shoes ) );
        FactHandle hatPurchaseHandle = ksession.insert( new Purchase( mark,hat ) );
        ksession.fireAllRules();
        ksession.delete( hatPurchaseHandle );
        System.out.println( "Customer mark has returned the hat" );
        ksession.fireAllRules();
```

规则引擎计算折扣输出的过程记录：

```
Customer mark just purchased shoes
Customer mark just purchased hat
Customer mark now has a discount of 0
Customer mark now has a shopping total of 120.0
Customer mark now has a discount of 10
Customer mark has returned the hat
Customer mark now has a discount of 0
```
## 3.2 典型的场景

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/7736bbeb-c7ad-4629-9930-e83fd606dd5320210528140537.png)

以上这些场景，都有可能适合使用规则引擎:
- 客户细分
- 促销报价
- 费用计算
- 生成产品目录

# 4.rete 算法

## 4.1 Rete算法 的原理和场景
很厉害的原因： 可扩展性，性能不会随着规则数量降低太多。

这个好处是巨大的， 写一百条规则，你再追加1条的时候，这条规则与之前规则的冲突，规则引擎可以帮你分析，可以合并优化的，可以帮你优化。

### 4.1.1算法的原理
网络节点合并，避免重复计算
空间换时间，记录中间结果，事实变化的时候， 避免重复计算

### 4.1.2某些不一定适用的场景
- 规则少
- 规则之间没有关系

## 4.2 rete 算法细节

示意图：

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/fbb33d11-b5d6-410e-8841-32339d0ecf2120210528140654.png)

网络内部分了2种节点： type，select 。 状态的保存，分为alpha memory, beta memory。

2.1 节增加保费的 drools rete 网络示意如下：

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/4ac41793-8a00-4074-a1e8-a27084a82e2f20210528140730.png)

### 4.2.1 合并网络
  示意图：
![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/29d7949b-dad9-4f52-b788-aaa7851bd09120210528140814.png)

2.1节的案例，譬如增加一条规则:

```
rule "Middle Risk"

when
 		driver: Driver( male == true, age >= 16, age <= 25  )
 		car: Car ( style == Style.SPORT, color == Color.GRAY )
 	then
  	 	  $p.increasePremium( new Percentage( 15 ));	
end
```
则合并为如下drools rete网络：

![](//img1.jcloudcs.com/developer.jdcloud.com/4d1e2b1a-041e-4c35-a1f1-82066db6834d20210528140911.png)

详细的rete 网络编译过程，不再详述。本文读者只要记住rete 算法的原理：网络优化以及存储中间状态即可。

## 4.3Rete算法的特点

Rete算法有几个特点：
①节点共享
       不同规则之间含有相同的模式，可以共享节点。

②状态保存
   事实集合中的每次变化，其匹配后的状态都被保存在alpha和beta节点中。在下一次事实集合发生变化时，大多数的结果都不需要变化，rete算法通过保存状态，避免了重复计算。

③latency 不稳定，随着规则规模和复杂度区别

## 4.4 程序员如何理解business rule engine
①这不是一个类似 log4j, fastjson 之类，面向程序员的工具, 这是一个类似excel 一样的有应用属性的应用工具。

②与求解器 （譬如 lpsolver）的异同：
相同点：都是描述性编程。
不同点： 求解器的模型一般不需要动态 ， 规则引擎应用场景下，规则基本都是需要动态编写。

虽然如此， 程序员
①可以改进business rule engine工具本身，可以做一些监控分析工具。
②在规则虽然变化但是不是很频繁的场景，可以借助对于算法和工具的理解，做优化规则的工具。

# 5.系统是否使用business rule engine?
## 5.1 关键因素
系统设计的时候， 是否采用规则引擎？ 关键的因素：
运营人员经常编辑的规则集合，而且规则集合有一定的规模和复杂性

## 5.2 能否用好规则引擎

有入门门槛，包括：熟悉选用的rule engine 的性能特性，优化技巧

# 6.工具

## 6.1商业性的规则引擎
主流的业务工具都有规则引擎的支持。
- sap
- ibm
- oracle
- microsoft

## 6.2 drools 的一个demo
 Drools 是最活跃的开源规则引擎；

```
<dependency>
    <groupId>org.drools</groupId>
    <artifactId>drools-core</artifactId>
    <version>7.39.0.Final</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.drools</groupId>
    <artifactId>drools-compiler</artifactId>
    <version>7.39.0.Final</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.kie</groupId>
    <artifactId>kie-internal</artifactId>
    <version>7.39.0.Final</version>
</dependency>
```

```
rule "Check Client Object"
    when
        $k:Keyword($v : value)
        $c:ClientObject( descr matches $v )
    then
        $c.setPass($k.isResult());
        System.out.println("Check Client Object fired");
end

```

```
public class RuleParser {

private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RuleParser.class);
    InternalKnowledgeBase kbase = KnowledgeBaseFactory.newKnowledgeBase();
    public void init(String[] rules){
        KnowledgeBuilder kbuilder = KnowledgeBuilderFactory.newKnowledgeBuilder();
        for ( int i = 0; i < rules.length; i++ ) {
            String ruleFile = rules[i];
            logger.info( "Loading file: " + ruleFile );
            kbuilder.add( ResourceFactory.newClassPathResource( ruleFile,
                    RuleParser.class ),
                    ResourceType.DRL );
        }

Collection<KiePackage> pkgs = kbuilder.getKnowledgePackages();
        kbase.addPackages( pkgs );
    }

public void process(List<Keyword> keywords, ClientObject clientObject){
        KieSession session = kbase.newKieSession();
        for(Keyword keyword:keywords){
            session.insert(keyword);
        }
        session.insert(clientObject);
        session.fireAllRules();
   }
}
```

ClientObject 的descr 与 某个Keyword 中的 value 相等的话，则触发规则。

本文重点不是drools 的使用，drools 的介绍就到这里。
## 6.3 drools 的性能

drools 的功能和性能与 商业的引擎有差距。但是，因为源码公开，也有一些定制优化的空间。

那有没有类似redis 那样的benchmark ？ drools 有自己的benchmark 。但是bench mark 的设计仅仅是针对drools 自己优化的场景。

到具体场景，需要具体分析和测试。

#  7.结论
business rules engine 是一个应用工具， 时常动态编辑规则的场景是恰当的场景。

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###### 自猿其说Tech-JDL京东物流技术发展部
###### 作者：中台技术部-仓储平台组 李建奇

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参考：

rete算法介绍
https://core.ac.uk/download/pdf/301344584.pdf
https://medium.com/elixir-bytes/logic-programming-the-infamous-rete-algorithm-in-elixir-b2fb4de85e5e
https://www.sparklinglogic.com/rete-algorithm-demystified-part-1/

https://blog.csdn.net/houwenbin1986/article/details/93893684
https://www.jianshu.com/p/3e9afe9e0617
http://alvarestech.com/temp/fuzzyjess/Jess60/Jess70b7/docs/rete.html

这是用scala 实现的一个rete 算法的教学代码。
https://github.com/daveray/rooscaloo

性能
https://www.sparklinglogic.com/technical-series-decision-engine-performance/
https://www.bpminstitute.org/resources/articles/rete-necessary-business-rules-why-you-should-care
https://medium.com/nerd-for-tech/how-to-run-100k-rules-in-drools-7b9308e75687

如何分析business rule
https://www.brcommunity.com/articles.php?id=b551
http://160592857366.free.fr/joe/ebooks/tech/Wiley%20Business%20Rules%20Management%20and%20Service%20Oriented%20Architecture.pdf

案例
https://www.brcommunity.com/articles.php?id=b716, 医学领域，筛选病人的决策表
https://www.businessrulesgroup.org/brmanifesto.htm , 构建基于规则的系统的准则
https://www.infoq.com/articles/Rule-Engines/
https://www.brcommunity.com/articles.php?id=n014 ， 通讯行业
https://www.brcommunity.com/articles.php?id=b064 ， crm
https://www.sparklinglogic.com/rete-algorithm-demystified-part-2/ ， 折扣
http://www.mastertheboss.com/jboss-jbpm/drools/jboss-drools-tutorial ，折扣
https://www.youtube.com/watch?v=dA-7GlycA1U ， sap business rule 教学

是否使用rule engine
http://herzberg.ca.sandia.gov/guidelines.shtml
https://www.hyperon.io/guide/business-rules-engines

编写规则的技巧
https://www.brcommunity.com/articles.php?id=b778
https://www.brcommunity.com/features.php?id=301

工具：

https://www.drools.org/ ， 开源的引擎