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开发者需要了解的领域特定语言(DSL)

作者: Girish Managoli 译者: LCTT Hank Chow

| 2020-03-04 11:22      

领域特定语言是在特定领域下用于特定上下文的语言。作为开发者,很有必要了解领域特定语言的含义,以及为什么要使用特定领域语言。

领域特定语言domain-specific language(DSL)是一种旨在特定领域下的上下文的语言。这里的领域是指某种商业上的(例如银行业、保险业等)上下文,也可以指某种应用程序的(例如 Web 应用、数据库等)上下文。与之相比的另一个概念是通用语言general-purpose language(GPL,LCTT 译注:注意不要和 GPL 许可证混淆),通用语言则可以广泛应用于各种商业或应用问题当中。

DSL 并不具备很强的普适性,它是仅为某个适用的领域而设计的,但它也足以用于表示这个领域中的问题以及构建对应的解决方案。HTML 是 DSL 的一个典型,它是在 Web 应用上使用的语言,尽管 HTML 无法进行数字运算,但也不影响它在这方面的广泛应用。

而 GPL 则没有特定针对的领域,这种语言的设计者不可能知道这种语言会在什么领域被使用,更不清楚用户打算解决的问题是什么,因此 GPL 会被设计成可用于解决任何一种问题、适合任何一种业务、满足任何一种需求。例如 Java 就属于 GPL,它可以在 PC 或移动设备上运行,嵌入到银行、金融、保险、制造业等各种行业的应用中去。

DSL 的类别

从使用方式的角度,语言可以划分出以下两类:

  • DSL:使用 DSL 形式编写或表示的语言
  • 宿主语言host language:用于执行或处理 DSL 的语言

由不同的语言编写并由另一种宿主语言处理的 DSL 被称为外部external DSL。

以下就是可以在宿主语言中处理的 SQL 形式的 DSL:

SELECT account
FROM accounts
WHERE account = '123' AND branch = 'abc' AND amount >= 1000

因此,只要在规定了词汇和语法的情况下,DSL 也可以直接使用英语来编写,并使用诸如 ANTLR 这样的解析器生成器parser generator以另一种宿主语言来处理 DSL:

if smokes then increase premium by 10%

如果 DSL 和宿主语言是同一种语言,这种 DSL 称为内部internalDSL,其中 DSL 由以同一种语义的宿主语言编写和处理,因此又称为嵌入式embedded DSL。以下是两个例子:

  • Bash 形式的 DSL 可以由 Bash 解释器执行:

    if today_is_christmas; then apply_christmas_discount; fi

    同时这也是一段看起来符合英语语法的 Bash。

  • 使用类似 Java 语法编写的 DSL:

    orderValue = orderValue
                .applyFestivalDiscount()
                .applyCustomerLoyalityDiscount()
                .applyCustomerAgeDiscount(); 

    这一段的可读性也相当强。

实际上,DSL 和 GPL 之间并没有非常明确的界限。

DSL 家族

以下这些语言都可以作为 DSL 使用:

  • Web 应用:HTML
  • Shell:用于类 Unix 系统的 sh、Bash、CSH 等;用于 Windows 系统的 MS-DOS、Windows Terminal、PowerShell 等
  • 标记语言:XML
  • 建模:UML
  • 数据处理:SQL 及其变体
  • 业务规则管理:Drools
  • 硬件:Verilog、VHD
  • 构建工具:Maven、Gradle
  • 数值计算和模拟:MATLAB(商业)、GNU Octave、Scilab
  • 解析器和生成器:Lex、YACC、GNU Bison、ANTLR

为什么要使用 DSL?

DSL 的目的是在某个领域中记录一些需求和行为,在某些方面(例如金融商品交易)中,DSL 的适用场景可能更加狭窄。业务团队和技术团队能通过 DSL 有效地协同工作,因此 DSL 除了在业务用途上有所发挥,还可以让设计人员和开发人员用于设计和开发应用程序。

DSL 还可以用于生成一些用于解决特定问题的代码,但生成代码并不是 DSL 的重点并不在此,而是对专业领域知识的结合。当然,代码生成在领域工程中是一个巨大的优势。

DSL 的优点和缺点

DSL 的优点是,它对于领域的特征捕捉得非常好,同时它不像 GPL 那样包罗万有,学习和使用起来相对比较简单。因此,它在专业人员之间、专业人员和开发人员之间都提供了一个沟通的桥梁。

而 DSL 最显著的缺点就在于它只能用于一个特定的领域和目标。尽管学习起来不算太难,但学习成本仍然存在。如果使用到 DSL 相关的工具,即使对工作效率有所提升,但开发或配置这些工具也会增加一定的工作负担。另外,如果要设计一款 DSL,设计者必须具备专业领域知识和语言开发知识,而同时具备这两种知识的人却少之又少。

DSL 相关软件

开源的 DSL 软件包括:

  • Xtext:Xtext 可以与 Eclipse 集成,并支持 DSL 开发。它能够实现代码生成,因此一些开源和商业产品都用它来提供特定的功能。用于农业活动建模分析的多用途农业数据系统Multipurpose Agricultural Data System(MADS)就是基于 Xtext 实现的一个项目,可惜的是这个项目现在已经不太活跃了。
  • JetBrains MPS:JetBrains MPS 是一个可供开发 DSL 的集成开发环境Integrated Development Environment,它将文档在底层存储为一个抽象树结构(Microsoft Word 也使用了这一概念),因此它也自称为一个投影编辑器projectional editor。JetBrains MPS 支持 Java、C、JavaScript 和 XML 的代码生成。

DSL 的最佳实践

如果你想使用 DSL,记住以下几点:

  • DSL 不同于 GPL,DSL 只能用于解决特定领域中有限范围内的问题。
  • 不必动辄建立自己的 DSL,可以首先尝试寻找已有的 DSL。例如 DSLFIN 这个网站就提供了很多金融方面的 DSL。在实在找不到合适的 DSL 的情况下,才需要建立自己的 DSL。
  • DSL 最好像平常的语言一样具有可读性。
  • 尽管代码生成不是一项必需的工作,但它确实会大大提高工作效率。
  • 虽然 DSL 被称为语言,但 DSL 不需要像 GPL 一样可以被执行,可执行性并不是 DSL 需要达到的目的。
  • DSL 可以使用文本编辑器编写,但专门的 DSL 编辑器可以更轻松地完成 DSL 的语法和语义检查。

如果你正在使用或将要使用 DSL,欢迎在评论区留言。


via: https://opensource.com/article/20/2/domain-specific-languages

作者:Girish Managoli 选题:lujun9972 译者:HankChow 校对:wxy

本文由 LCTT 原创编译,Linux中国 荣誉推出



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