WebDSL:DSL 设计案例

  • Jean-Jacques Dubray
  • 郭晓刚

2008 年 6 月 29 日

话题:架构语言 & 开发

Eelco Visser是荷兰 Delft University of Technology 大学的副教授,他讲授的课程是“程序变换和自动生成(Program Transformation & Generation)”。

他刚刚完成了一篇题为《WebDSL: A Case Study in Domain-Specific Language Engineering》的论文,主题是讨论 WebDSL 这种领域特定语言的设计和实现。

论文用两章介绍“领域特定语言工程”的过程,用三章评估 WebDSL 作为 Web 设计解决方案,讨论相关的 DSL 设计方法,及研究语言工程中的挑战。

WebDSL是一种领域特定语言,用于开发具有丰富数据模型的动态 Web 应用。它采用 JBoss Seam 作为底层的目标架构基础。WebDSL 的第一个 alpha 版本发布于 2007 年 12 月。

Eelco 将 DSL 定义为:

  • DSL 是一种语言,也就是说,它是由文本或图形标记构成的语句的集合,有着正式定义的语法和语义。
  • DSL 是高层次的,由低层次的实现细节和实现平台的具体事物抽象而来。
  • DSL 应该支持软件实现。
  • DSL 中的概念和抽象与特定的领域相关联。

在 Eelco 看来,DSL 的目标应该是:

……从低层次的重复代码中抽象出来,提高软件工程的生产效率。

通用语言中的传统的抽象机制,如方法和类,已不足以满足建立新的抽象层次的需要。库和框架很适合封装功能,但程序员用来访问那些功能的语言,也就是 API,常常都很别扭。

有时候,API 允许使用更合适的语言,但却采取了字符串的形式将语句传递给库调用(如 SQL 查询),宿主语言是不会检查这些语句的语法的,更别提语义了。

他认为我们需要:

……设计和实现 DSL 的技术,更需要指导如何使用这些技术的方法学。也就是说,我们需要一套指导方针、设计模式和可重用的 DSL 组件,向开发者演示如何解决一般的语言设计和实现问题。

虽然如此,他说,

Web 应用的设计是相当成熟的一个领域……为这个领域开发 DSL 已经具备了坚实的基础:

  • 任务自动化:即便有了 Java Servlets 和 JSF,Web 编程中仍然存在数量可观的重复(boilerplate)代码。
  • 表示法(Notation):当前的平台将多种相当繁琐、且针对不同问题的语言混杂在一起,未能融为一个整体。
  • 检查(Verification):多种 Web 应用技术之间缺乏整合的另一项后果,是导致缺乏对实现的静态检查。
  • GUI 构建:[JSP 风格的框架通常] 对由模板生成的 HTML 代码的结构一无所知,因此很容易产生结构不正确的文档。[即使在 JSF 中,] 模板非常繁琐,过于关注低层次的细节。
  • 分析和优化:例如,采用 Wiedermann and Cook【译注:请参阅论文的参考文献 108】方法优化数据库查询能提高程序的性能,而无需求助于手工调整自动生成的查询。

Eelco 总结了三项 DSL 设计模式:

  • 寻找编程模式
  • 设计核心语言
  • 在核心语言的基础上建立语法抽象

他从定义一种文本的 Data Model DSL 开始着手设计 WebDSL。代码生成器对用 Java 代码(JPA)定义的实体作变换。接着他开发了一种 View/Edit DSL,用来生成 JSF 页面和 Seam session bean。然后在这两种 DSL 的基础上进一步“扩大 WebDSL 的覆盖范围”,引入可以自定义的 View/Edit 页面、数据集合以及复杂的关联关系。

Eelco 报告说生成的代码行数与 DSL 代码的比值超过 100,并认为改善代码生成器会有很好的回报。

论文接着讨论了“语言工程范式”和“语言工程中的挑战”,尤其是“模型的变迁”。

根据他的经验,他建议说:

  • 如果对应用领域有深刻的理解,且在领域的系统已经具备相当程度的代码基础,即可开始开发 DSL。
  • 第一步观察一些较大的程序段,看是否可以作为一种编程模式。
  • 研究和理解技术,识别共通的模式。尽早建立一个基本的代码生成器。
  • 语法不应太过“特定”。
  • 不要一开始就试图识别出核心语言。那样可能会使设计出的语言过于接近目标技术。
  • 在核心语言的基础上扩展出语法抽象,语法抽象的表述应当简洁。
  • 为库的构建提供便利,比如将代码组织成模块,以及在 DSL 片断上增加参变抽象(parametric abstraction)。
查看英文原文:WebDSL: Lessons Learned from Creating a DSL
架构语言 & 开发