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Prez Flash :: JBoss DroolsRègles Métiers

Denis CHALLAS

© Klee Group 16/06/2011 Direction Technique Présentation Moteurs de règles 2 / 42

Implémenter les règles : un métier

Pourquoi recourir à un moteur de règles ?

Programmation logique Faits, Règles Pattern Spécification Inférence : description du problème

Backtracking : Prolog Performance : Algorithme de RETE/RETEOO

Les langages De scripts (EL : Expression Language)

EL-JSP, MVEL, OGNL Dédiés métier (DSL : Domain Specific Languages) Généralistes (General Purpose Languages)

dynamiques : Groovy Parser : Antlr

Moteurs de règles Offre Drools

Expert, Flow (jBpm), Planer, Fusion(Event Processing), (BRMS/BPMS) Les alternatives



• Dire « ce que je fais » plutôt que « comment je fais »

• Décrire les règles métiers sous une forme compréhensible par les personnes

Programmer

de manière déclarative

• Les règles métiers du code de l’application

• Les règles métiers deviennent indépendantes de la génération du logicielExternaliser

• Un changement des règles métiers au sein de l’applicationAppliquer à chaud

• Proposer une interface utilisateur pour administrer les règles métiers

• Créer de la souplesse au niveau de l’administrationAdministrer

• Centraliser les règles métiers dans un dépôt particulier• Centraliser la gestion de la connaissance• Partager avec d’autres applications• Conserver et ré-exploiter l’historique des règles métiers

Centraliser la gestion

de la connaissance


Approche classique

Approche classique : impérative

le développeur écrit les règles métiers qui lui sont transmises par le fonctionnel

Image : http://blog.piaction.com/2009/11/gestion-des-regles-metiers-avec-drools-5/


Approche avec un moteur de règles : déclarative

le fonctionnel peut écrire ses règles

Web

Excel

Domain Specific Language

Image : http://blog.piaction.com/2009/11/gestion-des-regles-metiers-avec-drools-5/





Backtracking : Prolog Performance : Algorithme de RETE/RETEOO Parser : Antlr



dynamiques : Groovy




Programmation logique

SI PREMISSE ALORS CONCLUSION

Prémisse de la règle

Conditions d’application de la règle

Pour déclencher

Vérification des attributs en prémisse

Conclusions

Actions à envisager

Modification du fait, souvent l’ajout de nouveaux faits

Si la règle est déclenchée

Affecter des valeurs à des attributs

Exemple

SI voiture_couleur = rouge ET voiture_marque = Ferrari ALORS conducteur = heureux

Fait ( ensemble d’attributs) : voiture_couleur, voiture_marque et conducteur

Valeur : rouge, Ferrari et heureux

La résolution est acquise lorsque l’ensemble des faits n’est plus dans le moteur

Différentes variantes existent :

planner : calcul d’un minimum de contraintes levées


Histoire d’inférences

Moteur de règles est un système capable

de définir des règles (= traitement)

et de les appliquer à des faits ( = données)

Moteur d’Inférence

opération mentale, ou jugement, qui consiste à tirer une conclusion

sur des propositions tenues pour vraies (prémisses)

à partir de règles de base

en concluant à la vérité

3 types d'inférence :

la déduction : utiliser dans la programmation logique

l'induction : loi générale à partir d’observations

l'abduction : hypothèse explicative d’une observation

formalisés par Peirce en 1903

Charles Sanders PeircePhilosophe américain

1839-1914



Moteur d’inférence

règles et faits injectés

cherche les règles applicables aux faits (pattern matching)

optimise l’exécution de règles en les agençant de la manière la plus efficace possible (agenda).

Utile Logique nécessitant un nombre important de « if »

Trouve une solution basée sur un nombre important de règles

Image : http://docs.jboss.org/drools/release/5.2.0.CR1/drools-expert-docs/html/ch01.html


PROgrammation LOGique

Historique

né dans les années 1960

programme de recherche américain sur le GPS (General Problem Solving)

Prolog II — inventé par Alain Colmerauer à Marseille dans les années 1970

Le moteur d’inférence

détermine les étapes de la résolution des problèmes

propositionnelle par chaînage avant, arrière, mixte

En Prolog : chaînage arrière

parent(paul,jean). parent(jean,anne). parent(anne,marie).

homme(paul). homme(jean).

pere(X,Y) :- parent(X,Y), homme(X).

grand_pere(X,Y) :- pere(X,Z), parent(Z,Y).


Chaînage “arrière”

Chaînage “arrière” ou back-tracking Faits : éléments directement vérifiables

parent(paul, jean).

parent(jean, jacques).

Règles : prémises basés sur des faits ou autres règles

anc(X,Y):-parent(X,Y).

anc(X,Y) :- parent(X,Z), anc(Z,Y).


Chaînage “arrière”

En pseudo langage

Fait

oiseau(Tweety) “Tweety est un oiseau”

Règle

( ∀ x) oiseau(x) ⇒ vole(x) “Tous les oiseaux volent”

Est-ce que vole(Tweety) Oui


Chaînage “avant”

Algorithme de RETE

1974 : Dr Charles L. Forgy de l'Université Carnegie Mellon, publication de 1982

Algorithme de filtrage par motif

Evite d’exécuter toutes les prémisses de toutes les réglés

Utiliser par de nombreux systèmes experts tels que Clips, Jess, JBoss Rules, Soar

Cas Singulier Pluriel

Nominatif rete retia

Vocatif rete retia

Accusatif rete retia

Génitif retis retium

Datif retī retibus

Ablatif retī retibus

RETE : Nom commun1. Filet, rets, lacs, toile d’araignée.

• rete jaculum, Plaute.filet de pêcheur, épervier.

• quae nimis apparent retia, vitat avis, Ovide. R. A. 516l'oiseau évite les filets qui sont trop visibles.2. Piège.

• qui albo rete aliena oppugnant bona, Plaute.qui se servent du rôle des procès comme filet pour s'emparer du bien d'autrui (= qui savent soustraire fort habilement le bien d'autrui).

• in retes meas incidere, Charis.tomber dans mon piège.

http://fr.wiktionary.org/wiki/retia



http://fr.wiktionary.org/wiki/retis

http://fr.wiktionary.org/wiki/retium

http://fr.wiktionary.org/wiki/reti

http://fr.wiktionary.org/wiki/retibus

http://fr.wiktionary.org/wiki/reti

http://fr.wiktionary.org/wiki/retibus

http://fr.wiktionary.org/wiki/filet

http://fr.wiktionary.org/wiki/rets

http://fr.wiktionary.org/wiki/lacs

http://fr.wiktionary.org/wiki/toile_d%E2%80%99araign%C3%A9e

http://fr.wiktionary.org/wiki/pi%C3%A8ge


Algorithme RETE

Algorithme de RETE-OO : chaînage « avant »

Optimisation / Performance

Image : https://oxygen.informatik.tu-cottbus.de/RealRules/?q=node/48




Programmation logique Faits, Règles Inférence : description du problème

Backtracking : Prolog Performance : Algorithme de RETE/RETEOO

Les langages Pattern « Spécification »

De scripts (EL : Expression Language) EL-JSP, MVEL, OGNL

Dédiés métier (DSL : Domain Specific Languages) Généralistes (General Purpose Languages)

dynamiques : Groovy

Parser : Antlr





Pattern « Spécification »Permet de décrire les règles indépendamment des données

Permet de ré-utiliser les règles

Pas d’outil supplémentaire Facile à mettre en œuvre Adaptable dans tous les langages OO Par d’apprentissage d’un outil

Ne contient pas de moteur d’inférence Pas de gestion logique, ni d’optimisation Demande d’un développement spécifique pour exécuter ces règles


Expression Language

EL : Expression Language

langage de script permettant l'accès (get/set) à des composants Java (les JavaBeans)

http://download.oracle.com/javaee/1.4/tutorial/doc/JSPIntro7.html

Exemple JSP 2

${unBean.unChamp}

${customer.age + 20}

le nom est ${unBean.nom} et l'age est ${unBean.age}

Exemple

${MonObjet.maPropriete != null}

OGNL : Object-Graph Navigation Language

Utiliser par des framework de templating, …

Tapestry, Spring Web Flow, MyBatis

Et encore

Jakarta JXPath, Jexel, Java Expression Language (JEXL), JUEL, JEval

http://download.oracle.com/javaee/1.4/tutorial/doc/JSPIntro7.html


MVEL

MVFLEX Expression Language

Langage basé sur Java

Orienté utilisateur vs Developpeur java

Expose un model typé (java) et dynamique

Exemple de modification de deux variables

modify ( m ) {message = "Goodbye cruel world",status = Message.GOODBYE };


DSL

Langages•Défini par une grammaire•Ensemble robuste d'outils•Améliorer la productivité et la qualité de l'ingénierie logicielle

Langages généralistes •Java, .Net, EL …•Doit répondre à l’ensemble des algorithmes

Langages dédiés •Domain Specific Language (DSL)•Spécifique à un domain fonctionnel données

Exemples de DSL

• CSS, SQL, expression régulière

• Fichiers de configuration

• Langages dédiés de polices d'assurance vie, de simulation de combat , de facturation

http://martinfowler.com/bliki/DomainSpecificLanguage.html

http://martinfowler.com/bliki/DomainSpecificLanguage.html


Les formules de révision sont administrables

Dans le cadre d’un projet pour un de ses clients, Klee a développé un assistant permettant de saisir des formules comptables (dite de révision).

DSL : exemple saisie de formules (1/3)



Un grand nombre de formules sont administrables



ANother Tool for Language Recognition

Analyseur lexical et parser

Permet de décrire une grammaire

Générer ensuite une librairie : .Net, Java

Permet de parser un DSL particulier

Ici fonction mathématique spécifique au client

Référence

http://www.antlr.org/




DSL

Un DSL peut être une simple traduction d’un langage fonctionnel en un langage technique

The product "{product}" gains focus more than {times} in {minutes} minutes

Equivalent

$list: List( $n: size == {times} ) from accumulate( $visit: ProductFocusGainedEvent(product.category == "{product}")over window:time({minutes}m) from entry-point "visit-product-stream",collectList($visit))


DSL

Exemple de l’éditeur DSL de Drools


Les langages de scripts

Langages généralistes

Autres types

Langages de script : (abus de langage) programmation interprétée, statique

Permet de manipuler les fonctionnalités d'un système informatique

Evite la phase de compilation

Les évolutions des langages : quasi langage de programmation

Ajout Boucle, opérateur

BASIC, PHP, Lisp, JavaScript

Langages dynamiques

la compilation exécutée au runtime

évaluation et la modification du programme

Groovy : précompile ou à la volée, surcharge opérateur, typage dynamique

list = ["Rod", "Carlos", "Chris"]

shorts = list.findAll { it.size() <= 4 }

shorts.each { println it }


EL, LANGAGE, DSL

Gestion d’un nombre important de règles nécessite

Utiliser des pattern(s) de gestion des règles pour l’optimisation

Evaluer toutes les règles brutalement dégrade les performances

Limiter la traduction de règle métier dans un langage informatique

Coût de développement, Coût de maintenance

Proposer un langage proche du fonctionnel

Utilisation de DSL

Compilation à l’exécution

Image : http://parisjug.org/xwiki/bin/download/Meeting/20101109/PresentationBRMSGenigraphJUGParis20101109.pdf





Backtracking : Prolog Performance : Algorithme de RETE/RETEOO Parser : Antlr



dynamiques : Groovy


Expert, Flow (jBpm), Planer, Fusion(Event Processing), (BRMS/BPMS)

Les alternatives


Moteurs de règles


Drools

Expert – moteur de règles : ce module va exécuter les règles modélisées

Contient l’implémentation du moteur

algorithme de RETE

La gestion des règles

Langage MVEL

Permet de lancer le moteur en java

À partir de fichier

DRL : liste des règles

DSL : contient le langage métier si utiliser

DSLR : liste des règles en langage DSL


Développement avec Drools

Développement sous Eclipse

Editeur de règles

Débogage de règles

Monitoring du moteur

Démonstration live (Voir écran suivant)

Règle dynamique: par re-charchement du package

Règle écrite en DSL

Editeur succin proposé dans la demo


Drools Expert

Démonstration

smart-content-selection

POC : http://salaboy.wordpress.com/2011/04/01/smart-content-selection-poc-drools-5-jbpm5/


Drools Guvnor

Guvnor – interface d’administration Web (Business Rules Management System)


Drools Guvnor

Guvnor

Gère les règles suivant différents environnements

Avec une interface graphique

Se repose sur Drools Expert

Hiérarchisation des règles

Qui peut utiliser Guvnor

Expert fonctionnel

Expert ou administrateurs de règles

Développeurs

Quand utiliser Guvnor

Gérer des versions et des déploiements

Ne pas appeler les développeurs

Non lié au déploiement du cœur applicatif


Drools Planner

Drools Planner

Moteur de planification automatique

grâce à la définition de contraintes

solver calcule et propose des solutions


Drools Planner

Exemple : N-reines

Il s’agit de mettre n reines sur un échiquier de taille n × n

sans qu’aucune reine ne soit en prise (4 < n <1000000)

Résolution par programme déterministe récursif

Je place une reine , j’avance d’une colonne

=> blocage à partir de n = 20

En optimisant, en cas d’erreur je reviens et choisi un autre chemin

=> blocage à partir de n = 100, voir 5000 avec autres optims


Drools Planner

Principe utilisé

1. Engendrer une permutation aléatoire (yi) des nombres de 1 à n. les couples (i, yi) représentent les positions des reines.

2. On calcule le nombre de conflits. Si ce nombre est 0 alors c’est fini

3. On choisit 2 reines en conflit. Si en permutant ces deux reines on diminue le nombre de conflits, alors on permute ces reines.

4. Si on ne peut plus diminuer le nombre de conflits, on recommence tout. (1)

• On atteint 100 000 reines


Drools Planner

Démonstration « Enquête sur des lignes de transports »

Klee pour un de ses clients a mis en œuvre Planner afin de résoudre une planification d’enquêtes en prenant en compte des contraintes fonctionnelles exprimées sous la forme de 4 règles métiers

Règle 1

Entre deux enquêtes successives concernant la même ligne, il doit y avoir un intervalle minimum de X jours

Règle 2

Deux vacations successives concernant la même ligne doivent alterner matin/ après-midi

Règle 3

Deux vacations successives concernant la même ligne doivent alterner de prestataire

Règle 4

Deux vacations successives concernant la même ligne doivent alterner de jour de la semaine

Calcul des conflits

Addition du nombre de règles enfreintes pour obtenir l'opposé du score.


Démonstration Enquête sur des lignes de transports

Vue sous eclipse

Vue du réseau RETE sous eclipse


Drools Flow

jBPM/ Flow – Moteur de workflow

Les règles peuvent être écrite en MVEL (ou java)

Le moteur d’inférence est celui de Drools


Drools Fusion

Fusion – Gestion des événements

Centré sur le timing des événements

Cas d’utilisation

Bourse : trading

Tarif téléphonique

Détection de fraude

…

Algorithme CEP

Complex Event Processing

système d’évènement proche de CEP avec la possibilité de gérer des évènement changeant dans le temps.


Microsoft .

Windows Workflow Foundation Rules Engine

Propose un moteur intégré dans la plateforme .Net

Un moteur de workflow

Un moteur de règles

Les outils d’édition avec Visual Studio


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Retrouvez nous sur le blog technique de Klee

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