打造类 EXCEL 的公式体系
🙋🏻♀️ 编者按：本文作者是蚂蚁集团前端工程师单凉，介绍了云凤蝶的类 EXCEL 的公式体系，云凤蝶是蚂蚁集团内部的表单、流程、页面搭建平台，为蚂蚁员工提供无代码/低代码的标准应用搭建服务。
公式是什么？
提到 EXCEL 表中的公式，大家应该都有所了解。比如这个最简单的 SUM 函数，用来求取某个区域内的数值之和：
EXCEL SUM 函数
EXCEL 用户可以使用公式对数据进行汇总、排序、过滤、甚至还有一些公式函数可以用来调整表格的布局。
总的来说：EXCEL 公式为静态的表格注入了动态产出数据的能力。
云凤蝶应用中的公式
先来看看云凤蝶应用是什么：
云凤蝶是蚂蚁集团内部的表单、流程、页面搭建平台，为蚂蚁员工提供无代码/低代码的标准应用搭建服务。不需要技术支持、不需要写代码，业务人员可以独自完成表单搭建和投放，以及收集到数据后的报表和数据分析。
云凤蝶应用的表单搭建能力
那么，如何实现这样一个功能：对于如下的权限申请表单，当申请人输入「申请人工号」时，「申请人姓名」自动展示为对应人员名称？
表单搭建
在解决这个问题之前，我们先来看一下上面的权限申请表单：
用户每次提交数据，都会在该表单下新增一条表单实例，这条实例由四个不同字段组成（申请人工号、名称、部门、申请原因）。
对应 EXCEl 的示例
因此，每个表单都可以简单理解为一张如上图所示的 EXCEL 表，而类比于 EXCEL 中公式的作用，云凤蝶应用下也产出了自己的公式形态：
在云凤蝶应用下，只需要将「申请人名称」的值配置器切换为「公式绑定」，然后配置对应的公式：
切换为公式绑定
「申请人名称」公式配置
简而言之，云凤蝶应用提供了低技术门槛的数据收集相关能力，而公式体系为其中的表单搭建带来了动态业务规则的书写能力。
核心诉求：低上手门槛
基于上面的讨论可以看到，打造公式体系，而不是使用现有编程语言的原因，便是用户群体的差异，因此公式体系的设计核心，必须是简单好用，即便没有代码基础的用户也能快速上手使用。
产品形态
公式编辑
EXCEL 公式的核心，便是将表格中的数据经过计算与转化，输出结果到另一部分单元格中。类比在表单场景下，也无非是让用户使用一些处理函数，针对自己的业务场景，对于表单项的值进行业务处理逻辑的书写：
内置的处理函数：帮助用户处理文本、数字、复杂逻辑、信息获取等各种场景； 表单项即变量：能够看到当前表单中的表单项，并可以将表单项的值作为公式参数使用； 低门槛的逻辑书写器：拥有自己的编辑器，提供高亮、提示、校验等能力，帮助用户书写公式。
公式执行
而该场景下，用户书写的业务逻辑，也一定是一种自动化的计算关系：当我所使用的变量发生变化时，我的公式执行结果总是对的。
即，一旦依赖项变化，公式应该重新执行：
申请人工号变化时，名称需要联动
主要能力
云凤蝶应用在公式能力上，集众家之长：
❌：不支持 ✅：支持 ✅ 💯：优秀
左右滑动查看
如何实现一套公式体系？
先看看一套公式体系都包含哪些内容：
规范定义
语法规范
由于公式是为了没有代码基础的用户设计的，所以语法也应该是简单易懂的：
操作符少：以云凤蝶公式为例，仅支持二元操作符（ A + B）与方法调用（SUM(1, 2, 3)）两种基础语法格式；数据类型少：摒弃复杂的对象概念，用户仅需理解基本的文本、时间、数字、集合操作就能书写逻辑； 内置常用逻辑：将循环、分支、数据请求等编程领域的复杂逻辑抽象为公式函数；内置机制抹掉同步异步等概念。
变量规范
变量规范是公式体系与业务间的桥梁，基本的变量定义主要包括：
变量名称：业务变量名称，用于书写数据处理规则； 变量 Schema：声明变量对应的数据类型与结构，编辑器用来进行参数类型等校验； 编译表达式：定义变量在编译之后会被替换成怎样的代码。
物料规范
物料是公式体系最核心的扩展能力，复杂的平台逻辑可以简化为一个函数，交给用户使用
USERINFO 函数简化了用户信息的获取
一个基本的公式物料包含以下部分：
基础定义：函数名称、描述、文档、示例等，交由编辑器展示； 类型定义：参数及返回值定义，由校验器进行解析并校验，编辑器提示； 物料实现：具体的内部逻辑代码，交由执行器执行；
能力实现
编译器
不管公式语法如何特殊，最终一定是在我们的代码中执行的。
由于公式语法的特殊性，不能直接在任何一门语言中执行，因此需要一个编译的过程，将用户书写的公式转换成我们执行时的语言（云凤蝶的场景下为 JS 代码）。
// 用户公式：如果变量A 填写的是单凉，就展示单凉的工号；否则展示 000000
IF(变量A = "单凉", USERINFO("单凉", "work_id"), "000000")
// 编译产物：
IF(
doCalc(vars.A1234, "===", "单凉"),
await USERINFO("单凉", "work_id"),
"0000"
)
思路：使用 AST 树来表达用户所书写的公式，并根据目标环境的区别（如：编辑时回显公式、运行时执行代码）选取对应的编译规则，将这棵 AST 树中的特殊语法节点做转化。最后再转化成对应的代码文本。
这是一个针对于上面例子的简易转化图例（高亮部分为需要转化的特殊语法）：
了解了实现原理后，问题就变简单了，接下来只需要解决两个问题：如何在 AST 树与代码之间互转，以及如何修建 AST 树。
云凤蝶选用的是 Antlr：一个可以高度自定义的开源语法解析器，适用于自定义语言的开发。（https://www.antlr.org/）
校验器
校验器本质上是根据业务中定义的语法规则，遍历 AST 树，验证每个节点与定义是否一致的过程。如下面的公式：
在之前的物料及变量定义的过程中，分别定义好了：
USERINFO 及 TRUE 函数对应的类型定义：
declare function USERINFO(workId: string, infoType?: string): string;
declare function TRUE(): boolean;
「申请人」变量对应的变量 Schema： { type: "string" }
在 AST 树遍历中进行对比这些信息，便可得到校验结果：
执行器
解决了公式编译的问题，用户书写的公式便可以编译成可以真实运行的运行时代码，此时，执行器可以简单的理解为：在运行该代码的执行环境中，注入所依赖的变量和函数的值，从而得到运行结果
不过大多数业务场景下，我们还需要解决一个问题：如何在依赖的变量变化时，自动执行公式？
// 变量A 从 1 变到 10
1 => 10
// 配置公式：f(x) = A + 5
6 => ???
这里可以对照前端框架的响应式原理来进行实现：
将公式中用到的变量作为表达式的依赖，借助 Proxy 监听这些变量的修改，当变量修改后，重新执行当前公式。
业务接入
走到这里，我们便已经探索完了公式体系的设计与核心实现。
接下来，当业务方系统中有这样非开发人员书写动态规则的诉求时，如何帮他们接入公式体系呢？
例如，后端同学可能会用到数据加工表达式：（https://help.aliyun.com/document_detail/129147.html）
定义好业务侧公式函数：如上面的 e_search、e_set、e_drop_fileds等；构建变量列表，其中： 变量定义 + 公式编辑器，搭建自己的编辑链路，如上面的 DROP；变量消费表达式 + 公式执行器，完成执行链路，如 DROP对应的实际调用。自定义生成逻辑：生成运行环境下容易理解的运行时代码，该场景下为 JAVA 代码； 自定义语法（可选）：完成更高级别的公式语法定制。
通过上面几步定义，便可以仅消耗周级别的开发时间，接入业务规则书写能力。
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