lua 语法介绍与 NGINX lua 高级用法实战操作

目录

• 一、概述
• 二、lua 安装
• 三、lua 语法
  • 1）lua 数据类型
  • 2）lua 变量
  • 3）lua 拼接字符串
  • 4）lua 循环
  • 5）lua 函数
  • 6）lua 条件控制
  • 7）lua 库模块
• 四、NGINX lua 高级用法

一、概述

lua是一种轻量小巧的脚本语言，用标准C语言编写并以源代码形式开放，其设计目的是为了嵌入应用程序中，从而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。

官网：https://www.lua.org/

二、lua 安装

curl -L -R -O https://www.lua.org/ftp/lua-5.4.6.tar.gz
tar zxf lua-5.4.6.tar.gz
cd lua-5.4.6
make all test

测试

vim hello.lua
# 添加打印
print("Hello World!")

# 运行
lua hello.lua

命令模式

lua

三、lua 语法

1）lua 数据类型

Lua 是一种轻量级的脚本语言，具有简洁、灵活的数据类型。以下是 Lua 中的一些基本数据类型：

类型	描述	示例
nil	表示没有值或者一个无效的值。在 Lua 中，变量默认初始化为 nil。	local myVar = nil
布尔类型（boolean）	有两个值，true 和 false。	local isTrue = true local isFalse = false
数字类型（number）	表示整数或浮点数。	local integerNumber = 42 local floatNumber = 3.14
字符串类型（string）	由字符组成的序列。 字符串可以使用单引号或双引号定义。 也可以使用双方括号定义长字符串。	local myString = "Hello, Lua!" local singleQuoted = 'Single quoted string' local doubleQuoted = "Double quoted string" local longString = [[ This is a long string that spans multiple lines. ]]
表（table）	类似于字典或关联数组，是 Lua 中唯一的复杂数据结构。	local myTable = {key1 = "value1", key2 = "value2"} #表中的元素可以通过键来访问。 print(myTable.key1) -- 输出: value1
函数（function）	表示一个可执行的代码块。	local function add(a, b) return a + b end local result = add(3, 4) print(result) -- 输出: 7

这些基本数据类型的组合和使用，以及 Lua 提供的灵活的表达式和控制结构，使得 Lua 成为编写脚本、配置文件、嵌入式系统等场景的理想语言。在使用 Lua 进行编程时，熟悉这些数据类型的特性和用法是很重要的。

2）lua 变量

在 Lua 中，变量是用来存储数据值的标识符。Lua 是一种动态类型的脚本语言，因此不需要显式声明变量的类型。以下是一些关于 Lua 变量的基本规则和示例：

1. 变量命名规则： 变量名是由字母、数字和下划线组成的字符串，不能以数字开头。Lua 是大小写敏感的，因此 myVariable 和 MyVariable 被视为不同的变量。

2. 变量声明和赋值： 变量可以直接赋值，不需要事先声明。如果尝试访问一个尚未赋值的变量，其值将为 nil。

myVariable = 42
anotherVariable = "Hello, Lua!"

3. 多重赋值： Lua 支持多重赋值，可以在一行中给多个变量赋值。

a, b, c = 1, 2, 3

此时，a 的值为 1，b 的值为 2，c 的值为 3。

4. 全局变量和局部变量： 默认情况下，所有变量都是全局的。如果需要创建一个局部变量，可以使用关键字 local。

local localVar = "I am local"

局部变量的作用范围限定在声明它的代码块内，而全局变量在整个程序中可见。

5. nil 值： 在 Lua 中，未初始化的变量的值为 nil，表示没有值或无效值。

local uninitializedVar
print(uninitializedVar)  -- 输出: nil

6. 删除变量： Lua 没有提供直接删除变量的语法，但可以将变量赋值为 nil，以释放其内存。

myVariable = nil

这些是 Lua 中使用变量的基本规则。在实际编程中，注意作用域、避免全局变量滥用、使用有意义的变量名等是良好的编程习惯。

3）lua 拼接字符串

在 Lua 中，可以使用不同的方法来拼接字符串。以下是一些常见的字符串拼接方法：

1. 使用 .. 运算符： Lua 中的字符串拼接可以使用 .. 运算符。这个运算符将两个字符串连接在一起。

local str1 = "Hello, "
local str2 = "Lua!"
local result = str1 .. str2
print(result)  -- 输出: Hello, Lua!

2. 使用 string.format 函数： string.format 函数可以用于格式化字符串，也可以用来拼接字符串。

local name = "John"
local age = 25
local result = string.format("My name is %s and I am %d years old.", name, age)
print(result)  -- 输出: My name is John and I am 25 years old.

3. 使用 .. 运算符连接多个字符串： 可以使用 .. 运算符连接多个字符串，形成更复杂的拼接。

local part1 = "Hello, "
local part2 = "how are "
local part3 = "you?"
local result = part1 .. part2 .. part3
print(result)  -- 输出: Hello, how are you?

4. 使用表连接字符串： 将字符串存储在表中，然后使用 table.concat 函数进行连接。

local strings = {"Hello, ", "Lua!"}
local result = table.concat(strings)
print(result)  -- 输出: Hello, Lua!

5. 使用迭代连接字符串： 可以使用迭代器将多个字符串连接起来。

local strings = {"Hello, ", "how ", "are ", "you?"}
local result = ""
for _, str in ipairs(strings) do
    result = result .. str
end
print(result)  -- 输出: Hello, how are you?

这些方法中，选择适合你需求的方式来拼接字符串。通常来说，.. 运算符是最简单和直观的方法，而 table.concat 在处理大量字符串时可能更高效。

4）lua 循环

Lua 提供了多种循环结构，可以根据不同的需求选择合适的循环类型。以下是 Lua 中常用的循环结构：

1. while 循环： 当给定的条件为真时，while 循环会一直执行。

local i = 1
while i <= 5 do
    print(i)
    i = i + 1
end

2. repeat ... until 循环： 与 while 循环类似，但条件在循环结束时进行检查。即使条件一开始就为真，循环至少会执行一次。

local i = 1
repeat
    print(i)
    i = i + 1
until i > 5

3. for 数值型循环： 遍历数值范围内的值。

for i = 1, 5 do
    print(i)
end

这个例子会输出 1 到 5 的数字。

4. for 泛型循环： 遍历表中的元素。

local fruits = {"apple", "banana", "orange"}
for index, value in ipairs(fruits) do
    print(index, value)
end

这个例子会输出表中的索引和对应的值。

• for 迭代器循环： 使用自定义迭代器遍历元素。

function squares(n)
    return function()
        n = n + 1
        return n, n * n
    end
end

for i, square in squares(3) do
    print(i, square)
end

这个例子会输出从 4 开始的平方数。

6. 循环控制语句： Lua 提供了 break 和 goto 语句，用于在循环中进行控制流程。

for i = 1, 10 do
    if i == 5 then
        break  -- 跳出循环
    end
    print(i)
end

local i = 1
::mylabel::  -- 定义标签
if i <= 5 then
    print(i)
    i = i + 1
    goto mylabel  -- 跳转到标签
end

请注意，goto 在许多编程环境中被认为是不良实践，因为它可能导致代码不易理解和维护。尽量使用其他循环结构和控制语句来实现代码逻辑。

5）lua 函数

在 Lua 中，函数是一等公民，可以用来组织和结构化代码。以下是 Lua 中定义和使用函数的基本方法：

1. 定义函数： 使用 function 关键字来定义函数，后跟函数名和参数列表。函数体包含在 end 关键字之前。

function greet(name)
    print("Hello, " .. name .. "!")
end

2. 调用函数： 使用函数名和适当的参数列表来调用函数。

greet("John")

这会输出 "Hello, John!"。

3. 返回值： 函数可以返回一个或多个值。使用 return 语句返回值。

function add(a, b)
    return a + b
end

local result = add(3, 4)
print(result)  -- 输出: 7

4. 多返回值： Lua 支持多返回值。函数可以返回多个值，用逗号分隔。

function multipleValues()
    return 1, 2, 3
end

local a, b, c = multipleValues()
print(a, b, c)  -- 输出: 1 2 3

5. 匿名函数： 可以使用匿名函数（也称为 lambda 函数）。

local square = function(x)
    return x * x
end

print(square(5))  -- 输出: 25

或者使用箭头函数（Lua 5.2 及以上版本）：

local square = (x) => x * x
print(square(5))  -- 输出: 25

6. 函数作为参数： 可以将函数作为参数传递给其他函数。

function apply(func, value)
    return func(value)
end

local result = apply(square, 5)
print(result)  -- 输出: 25

7. 可变参数： 使用 ... 表示可变参数。可以在函数内部通过 arg 表来访问这些参数。

function sum(...)
    local total = 0
    for _, value in ipairs{...} do
        total = total + value
    end
    return total
end

print(sum(1, 2, 3, 4, 5))  -- 输出: 15

8. 闭包（Closure）： Lua 支持闭包，即在函数内部定义的函数可以访问外部函数的局部变量。

function outer()
    local x = 10
    function inner()
        return x
    end
    return inner
end

local closure = outer()
print(closure())  -- 输出: 10

9. 尾调用优化： Lua 支持尾调用优化，即在函数的最后一个动作是调用另一个函数时，不会增加堆栈深度。这有助于避免堆栈溢出。

function factorial_tail_recursive(n, acc)
    acc = acc or 1
    if n <= 1 then
        return acc
    else
        return factorial_tail_recursive(n - 1, n * acc)
    end
end

print(factorial_tail_recursive(5))  -- 输出: 120

这些是 Lua 中函数的基本用法。函数在 Lua 中是非常灵活和强大的工具，它们支持多种编程模式，包括面向对象编程和函数式编程。

6）lua 条件控制

Lua 中的条件控制主要通过if、elseif 和 else 语句来实现。以下是 Lua 中条件控制的基本语法和示例：

1. if 语句： 用于执行一个条件表达式，如果条件为真，则执行相应的代码块。

local x = 10

if x > 0 then
    print("x is positive")
end

2. if-else 语句： 用于执行两个代码块中的一个，取决于条件表达式的结果。

local x = -5

if x > 0 then
    print("x is positive")
else
    print("x is non-positive")
end

3. if-elseif-else 语句： 用于执行多个条件表达式，选择第一个为真的代码块。

local x = 0

if x > 0 then
    print("x is positive")
elseif x < 0 then
    print("x is negative")
else
    print("x is zero")
end

4. 嵌套的 if 语句： 可以在一个 if 语句的代码块中嵌套另一个 if 语句。

local x = 10
local y = 5

if x > 0 then
    print("x is positive")
    if y > 0 then
        print("y is also positive")
    end
end

5. 条件表达式： 条件表达式的结果可以是任何能转换为布尔值的表达式。通常，任何非 nil 和 false 的值都被认为是真。

local x = 42

if x then
    print("x is truthy")
else
    print("x is falsy")
end

6. 短路运算： Lua 支持短路运算，即在逻辑表达式中使用 and 和 or 运算符时，如果确定结果的话就不再继续计算。

local x = 5
local y = 10

local result = (x > 0) and (y / x) or 0

print(result)  -- 输出: 2

这些是 Lua 中条件控制的基本用法。条件控制语句允许根据不同的条件执行不同的代码块，使得程序能够根据不同情况做出不同的决策。

7）lua 库模块

Lua 提供了一些核心的库模块，这些模块包含了一些常用的功能，以及用于处理字符串、文件、网络等任务的工具。以下是 Lua 中一些常见的库模块：

1. string 模块： 提供了字符串处理的函数，包括拼接、查找、替换等操作。

local str1 = "Hello"
local str2 = "Lua"
local result = string.format("%s, %s!", str1, str2)
print(result)  -- 输出: Hello, Lua!

2. table 模块： 提供了对 Lua 表（table）进行操作的函数，包括排序、连接、查找等操作。

local fruits = {"banana", "apple", "orange"}
table.sort(fruits)
print(table.concat(fruits, ", "))  -- 输出: apple, banana, orange

3. math 模块： 提供了数学函数，如三角函数、指数函数、对数函数等。

local x = 5
local y = math.sqrt(x)
print(y)  -- 输出: 2.2360679774998

4. io 模块： 提供了输入和输出的函数，用于读写文件、控制台等。

local file = io.open("example.txt", "w")
file:write("Hello, Lua!")
file:close()

local file = io.open("example.txt", "r")
local content = file:read("*a")
file:close()

print(content)  -- 输出: Hello, Lua!

5. os 模块： 提供了一些与操作系统相关的函数，如执行系统命令、获取当前时间等。

local currentTime = os.time()
print(currentTime)

6. debug 模块： 提供了一些用于调试的函数，如获取栈信息、设置断点等。

function foo()
    print(debug.traceback("Stack trace:"))
end

foo()

7. coroutine 模块： 提供了协程（coroutine）的支持，允许非抢占式的多任务编程。

local co = coroutine.create(function()
    print("Coroutine 1")
    coroutine.yield()
    print("Coroutine 2")
end)

coroutine.resume(co)  -- 输出: Coroutine 1
coroutine.resume(co)  -- 输出: Coroutine 2

8. package 模块： 提供了 Lua 的模块管理功能，用于加载其他 Lua 文件或库。

local myModule = require("mymodule")
myModule.myFunction()

9. cjson 模块： cjson有两个模块：cjson和cjson.safe，前者在解析失败后会抛出异常，而后者则返回nil。

文档地址：https://github.com/openresty/lua-cjson

# 解析失败不会抛异常
local cjson = require "cjson.safe"
# 解析失败会抛异常
local cjson = require "cjson"

序列化

local obj = {
        code = 0,
        msg = "请求成功"
}
local json = cjson.encode(obj)

反序列化

local json = '{{"id":10001,"name":"SALSA AIR"}'
-- 反序列化
local obj = cjson.decode(json)


cjson.decode([[{"code":0,"msg":"请求成功"}]])

9. redis 模块：openResty提供了操作Redis的模块，我们只需要引入该模块就能直接使用：

-- 引入redis模块
local redis = require('resty.redis')
-- 初始化Redis对象
local red = redis:new()
-- 设置redis超时时间
red:set_timeout(1000, 1000, 1000)

封装连接池函数：用来释放Redis连接，其实是释放连接池

-- 关闭redis连接的工具方法，其实是放入连接池
local function close_redis(red)
    local pool_max_idle_time = 10000 -- 连接的空闲时间，单位是毫秒
    local pool_size = 100 --连接池大小
    local ok, err = red:set_keepalive(pool_max_idle_time, pool_size)
    if not ok then
        ngx.log(ngx.ERR, "放入redis连接池失败: ", err)
    end
end

封装获取数据的函数

-- 查询redis的方法 ip和port是redis地址，key是查询的key
local function read_redis(ip, port, key)
    -- 获取一个连接
    local ok, err = red:connect(ip, port)
    if not ok then
        ngx.log(ngx.ERR, "连接redis失败 : ", err)
        return nil
    end
    -- 查询redis
    local resp, err = red:get(key)
    -- 查询失败处理
    if not resp then
        ngx.log(ngx.ERR, "查询Redis失败: ", err, ", key = " , key)
    end
    --得到的数据为空处理
    if resp == ngx.null then
        resp = nil
        ngx.log(ngx.ERR, "查询Redis数据为空, key = ", key)
    end
    close_redis(red)
    return resp
end

封装需要密码和db索引的函数

local function read_redis(ip, port, password, db_index, key)
    -- 获取一个连接
    local ok, err = red:connect(ip, port)
    if not ok then
        ngx.log(ngx.ERR, "连接redis失败 : ", err)
        return nil
    end
    -- 密码和选择的库
    red:auth(password)
    red:select(db_index)
    -- 查询redis
    local resp, err = red:get(key)
    -- 查询失败处理
    if not resp then
        ngx.log(ngx.ERR, "查询Redis失败: ", err, ", key = " , key)
    end
    --得到的数据为空处理
    if resp == ngx.null then
        resp = nil
        ngx.log(ngx.ERR, "查询Redis数据为空, key = ", key)
    end
    close_redis(red)
    return resp
end

四、NGINX lua 高级用法

NGINX with Lua 是指在 NGINX 服务器上使用 Lua 编程语言进行定制化开发和扩展功能。Lua 是一种轻量级、高效的脚本语言，可以嵌入到各种应用程序和服务中。通过将 Lua 引擎集成到 NGINX 中，可以实现更灵活的配置、请求处理、身份验证等功能。

nginx 部署与介绍可以参考我以下几篇文章：

• NGINX - 高级负载均衡器、Web服务器、反向代理
• NGINX 路由配置与参数详解（https配置、跨域配置、socket配置）
• NGINX sub_filter和subs_filter 指令讲解

以下是一些 NGINX with Lua 的常见应用场景：

1. 请求处理和重写： 使用 Lua 可以编写自定义的请求处理逻辑，例如 URL 重写、参数处理、请求头修改等。通过在 NGINX 配置中嵌入 Lua 脚本，可以实现更高级的请求处理。

location /example {
    content_by_lua_block {
        ngx.say("Hello from NGINX with Lua!")
    }
}

2. 访问控制和身份验证： Lua 可以用于实现自定义的访问控制逻辑，例如基于用户、IP 地址、请求内容等的身份验证和授权。这使得可以根据具体需求定制灵活的访问策略。

location /admin {
    access_by_lua_block {
        local user = ngx.var.remote_user
        if user ~= "admin" then
            ngx.exit(ngx.HTTP_FORBIDDEN)
        end
    }
}

3. 响应处理和过滤： Lua 可以用于在 NGINX 接收到后端服务的响应后进行进一步的处理，例如过滤响应内容、修改响应头等。

location /backend {
    proxy_pass http://backend_server;
    body_filter_by_lua_block {
        ngx.arg[1] = string.gsub(ngx.arg[1], "foo", "bar")
    }
}

4. 动态内容生成： 使用 Lua 可以动态生成内容，例如基于后端服务的响应数据或其他外部数据源。

location /dynamic {
    content_by_lua_block {
        local args = ngx.req.get_uri_args()
        if args["enable_feature"] == "true" then
            ngx.say("Feature is enabled!")
        else
            ngx.say("Feature is disabled.")
        end
    }
}

5. 调用外部服务： Lua 可以通过 ngx.location.capture 等方式调用外部服务，实现与其他服务的集成。

location /api {
    content_by_lua_block {
        local res = ngx.location.capture("/external-api")
        ngx.say("Response from External API: ", res.body)
    }
}

6. 高级请求处理： Lua 可以用于更灵活的请求处理，例如在请求处理流程中进行动态的重定向、缓存控制等。

location /dynamic_redirect {
    content_by_lua_block {
        local args = ngx.req.get_uri_args()
        if args["redirect"] == "true" then
            ngx.redirect("/new_location", ngx.HTTP_MOVED_TEMPORARILY)
        else
            ngx.say("No redirection.")
        end
    }
}

7. 自定义日志： Lua 可以用于自定义 NGINX 的日志记录，以便记录特定信息或格式化日志输出。

http {
    log_by_lua_block {
        ngx.log(ngx.NOTICE, "Custom log message")
    }
    # 其他配置...
}

8. 反向代理和负载均衡： 使用 Lua 可以对请求进行更复杂的负载均衡策略，例如基于请求参数、cookie 等条件进行动态的反向代理选择。

http {
    upstream backend {
        server backend1;
        server backend2;
    }

    server {
        location / {
            proxy_pass http://backend;
            proxy_next_upstream error timeout http_500 http_502 http_503 http_504;
        }
    }
}

9. WebSocket 支持： Lua 可以用于处理 WebSocket 连接，实现更高级的 WebSocket 功能。

location /websocket {
    proxy_pass http://backend;
    proxy_http_version 1.1;
    proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
    proxy_set_header Connection "upgrade";
    proxy_set_header Host $host;
    proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    proxy_set_header X-Forwarded-Proto $scheme;

    content_by_lua_block {
        -- Lua WebSocket处理逻辑
    }
}

10. 使用 Lua 第三方库： Lua 可以使用第三方库来扩展功能，例如使用 LuaRocks 安装和使用第三方模块。

http {
    lua_package_path "/path/to/lua/?.lua;;";
    init_by_lua_block {
        require("my_custom_module")
    }
    # 其他配置...
}

这些是 NGINX Lua 模块的一些高级用法。通过结合 Lua 的强大脚本能力和 NGINX 的高性能特性，可以实现各种复杂的定制化需求。注意在使用 Lua 模块时要确保版本兼容性和安全性。

【温馨提示】默认情况下 Nginx 不支持 Lua 模块，需要安装 LuaJIT 解释器，并且重新编译Nginx，或者可使用国人开发的Openrestry

lua 语法介绍与 NGINX lua 高级用法实战操作讲解就先到这里了，有任何疑问也可关注我公众号：大数据与云原生技术分享，进行技术交流，如本篇文章对您有所帮助，麻烦帮忙一键三连（点赞、转发、收藏）~