JetBrains 元编程系统支持面向语言编程和 DSL

阅读数:2145 2009 年 1 月 3 日

话题:JetBrains架构语言 & 开发文化 & 方法

Meta Programming System(MPS)是JetBrains开发的面向语言编程的新工具。开发者可以用它扩展编程语言,也可以用它为企业应用创建领域特定语言(DSLs)。JetBrains 开发团队近日宣布推出 MPS 的 beta 版。

MPS 提供的软件开发环境可以创建新的定制语言,也可以扩展现有语言,然后用它们开发面向领域的应用。MPS 还可以定义新语言的类型系统、约束和专门的编辑器。MPS 用一棵抽象句法树(AST)来维护代码。AST 由节点组成,节点又包含属性、子节点和引用,程序代码就靠 AST 和这些节点完整地表达出来。创建新语言的时候,开发者定义代码编排和表达的规则,还可以规定语言类型系统的组成元素。MPS 凭借这些规则即时检查程序代码,减少用新语言编程的出错机会。MPS 还采用了代码生成的办法:用新语言在更高的层次上表达,然后 MPS 生成 Java、XML、HTML、JavaScript 等语言的可编译代码。用 MPS 建立新语言的时候,必须从 BaseLanguage 扩展。MPS 已经提供了一些常用的 BaseLanguage 扩展,协助开发者处理字符串、容器、日期、正则表达式等语言成分。

面向语言编程(LOP)是一种新的编程风格。在 LOP 里,语言好比传统编程中的类和方法,是搭建软件所用的建筑材料,开发者根据需要,或创建专门的新语言,或对旧语言作扩展。Martin Fowler 曾撰文说明用语言工作台作为 IDE 工具去实现面向语言编程,也介绍过用 MPS 作为语言工作台。

MPS 还适合用来创建 DSL,因为它可以为任意新语言实现定制的语言编辑器和其他约束条件。不熟悉传统编程的领域专家,可以用本行专业术语构成的 DSL 在 MPS 里工作。

MPS 软件对所有人免费,其中大部分代码还会以Apache 2.0 许可开源。MPS 起初是 JetBrains 从 2003 年开始的一个研究项目,JetBrains 员工已经用它开发过一些新产品。目前团队的主要目标是下个月的 Beta 2 版,以及 2009 年第一季度的 1.0 版。11 月的时候 JetBrains 还发布过 IDE 产品IntelliJ IDEA 的 8.0 版,团队协作工具的TeamCity 的 4.0 版。MPS beta 版下载概念说明,请参阅他们的网站。网站上还有用户指南教程和专门的博客站点介绍 MPS 工具的详细信息。

InfoQ 采访了 JetBrains 公司 MPS 核心开发者 Konstantin Solomatov,向他询问 MPS 的软件功能和项目未来的路线图。InfoQ 问及 MPS 与其它建模及代码生成工具的对比,比如 Eclipse Modeling Framework(EMF)、openArchitectureWare(oAW)。

MPS 所依据的概念与 EMF、oAWE 类似。三种技术都可以创建元模型,也都可以描述编辑器、自动完成、模型转换(MPS 称之为“生成器”)等方面。EMF 模型通常用图形编辑器来编辑,你可以用方框线条绘制出代表各实体的图解。这种做法对某些领域很有效,比如绘制 ER 图。但我们认为不适宜用 EMF 创建任何相对复杂的软件。

oAW 最值得注意的部分的 xText 框架,它定义的文字型 DSL 可以被解析成 EMF 模型。不过用这种方式创建语言有其局限。如果在同一个文件里混用多种语言,必须保证文法不会出现二义性,也就是说所有的输入都只能存在一种解释。文本型的语言很难保证这一点。比方说有两家厂商都想为 Java 补充一种支持金融货币的语言,而两家厂商都在语言里新增了 Money 类型。那么,如果代码里两种类型都用到了,我们解析文件的时候就无法分辨一个 Money 类型的变量到底属于哪一种语言。

MPS 把模型表示成一棵可以直接编辑的抽象句法树。在 MPS 里,代码看似文本,在很多方面的表现也如同文本,但由于我们从不需要在代码和文本之间来回转换,也就完全不用担心文法上的二义性。

好像 MPS 还可以编排语言的文法。这项功能与OsloOMeta等工具的类似功能有何异同?

因为 MPS 不是基于文本的,它没有任何文本上的文法。定义语言就是定义它的抽象句法树,它的抽象文法。而没有文本上的文法,也就没有语言兼容的问题,语言从定义上就是兼容的。Oslo 和 Ometa 都是基于文本的,因此都有类似于 xText 的问题。

Oslo 和 Ometa 只能定义语言的解析器,与之相比,MPS 的功能更多,能定义语言的编辑器、约束、类型系统、数据流分析,还有生成器。

JetBrains 开发团队在那些产品中采用了 MPS 作为建模和开发工具?

其中一个是代号为“Charisma”的问题跟踪系统,它也会在 2009 年第一季度公开发布。它是完全用 MPS 编写的。Charisma也成了 MPS 本身所用的问题跟踪系统,还被用到 TeamCity 凳产品中。在创建 Charisma 的时候,我们开发了一门完整的 Web 开发语言,在 MPS 中扮演相当于 J2EE 的角色。

MPS 项目的未来路线图如何,有何新特性?

本次 Beta 的主要目的是收集 MPS 用户的反馈,并且决定将来的路线图。我们已经有 1.0 的计划,不过 1.0 版不会有任何大的变动和新特性。我们将在 2009 第一季度发布完 MPS 1.0 之后,再公布更长远的路线图。届时计划中应该会包括调试器和用于定义 UI 的若干新语言。

查看英文原文:JetBrains Meta Programming System Supports Language Oriented Programming and DSLs