開發者需要了解的領域特定語言（DSL）

Girish Managoli發表於2020-03-04

領域特定語言是在特定領域下用於特定上下文的語言。作為開發者，很有必要了解領域特定語言的含義，以及為什麼要使用特定領域語言。

領域特定語言domain-specific language（DSL）是一種旨在特定領域下的上下文的語言。這裡的領域是指某種商業上的（例如銀行業、保險業等）上下文，也可以指某種應用程式的（例如 Web 應用、資料庫等）上下文。與之相比的另一個概念是通用語言general-purpose language（GPL，LCTT 譯註：注意不要和 GPL 許可證混淆），通用語言則可以廣泛應用於各種商業或應用問題當中。

DSL 並不具備很強的普適性，它是僅為某個適用的領域而設計的，但它也足以用於表示這個領域中的問題以及構建對應的解決方案。HTML 是 DSL 的一個典型，它是在 Web 應用上使用的語言，儘管 HTML 無法進行數字運算，但也不影響它在這方面的廣泛應用。

而 GPL 則沒有特定針對的領域，這種語言的設計者不可能知道這種語言會在什麼領域被使用，更不清楚使用者打算解決的問題是什麼，因此 GPL 會被設計成可用於解決任何一種問題、適合任何一種業務、滿足任何一種需求。例如 Java 就屬於 GPL，它可以在 PC 或移動裝置上執行，嵌入到銀行、金融、保險、製造業等各種行業的應用中去。

DSL 的類別

從使用方式的角度，語言可以劃分出以下兩類：

  • DSL：使用 DSL 形式編寫或表示的語言
  • 宿主語言host language：用於執行或處理 DSL 的語言

由不同的語言編寫並由另一種宿主語言處理的 DSL 被稱為外部external DSL。

以下就是可以在宿主語言中處理的 SQL 形式的 DSL：

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

因此，只要在規定了詞彙和語法的情況下，DSL 也可以直接使用英語來編寫，並使用諸如 ANTLR 這樣的解析器生成器parser generator以另一種宿主語言來處理 DSL：

if smokes then increase premium by 10%

如果 DSL 和宿主語言是同一種語言，這種 DSL 稱為內部internalDSL，其中 DSL 由以同一種語義的宿主語言編寫和處理，因此又稱為嵌入式embedded DSL。以下是兩個例子：

  • Bash 形式的 DSL 可以由 Bash 直譯器執行：

    if today_is_christmas; then apply_christmas_discount; fi

    同時這也是一段看起來符合英語語法的 Bash。

  • 使用類似 Java 語法編寫的 DSL：

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

    這一段的可讀性也相當強。

實際上，DSL 和 GPL 之間並沒有非常明確的界限。

DSL 家族

以下這些語言都可以作為 DSL 使用：

  • Web 應用：HTML
  • Shell：用於類 Unix 系統的 sh、Bash、CSH 等；用於 Windows 系統的 MS-DOS、Windows Terminal、PowerShell 等
  • 標記語言：XML
  • 建模：UML
  • 資料處理：SQL 及其變體
  • 業務規則管理：Drools
  • 硬體：Verilog、VHD
  • 構建工具：Maven、Gradle
  • 數值計算和模擬：MATLAB（商業）、GNU Octave、Scilab
  • 解析器和生成器：Lex、YACC、GNU Bison、ANTLR

為什麼要使用 DSL？

DSL 的目的是在某個領域中記錄一些需求和行為，在某些方面（例如金融商品交易）中，DSL 的適用場景可能更加狹窄。業務團隊和技術團隊能通過 DSL 有效地協同工作，因此 DSL 除了在業務用途上有所發揮，還可以讓設計人員和開發人員用於設計和開發應用程式。

DSL 還可以用於生成一些用於解決特定問題的程式碼，但生成程式碼並不是 DSL 的重點並不在此，而是對專業領域知識的結合。當然，程式碼生成在領域工程中是一個巨大的優勢。

DSL 的優點和缺點

DSL 的優點是，它對於領域的特徵捕捉得非常好，同時它不像 GPL 那樣包羅萬有，學習和使用起來相對比較簡單。因此，它在專業人員之間、專業人員和開發人員之間都提供了一個溝通的橋樑。

而 DSL 最顯著的缺點就在於它只能用於一個特定的領域和目標。儘管學習起來不算太難，但學習成本仍然存在。如果使用到 DSL 相關的工具，即使對工作效率有所提升，但開發或配置這些工具也會增加一定的工作負擔。另外，如果要設計一款 DSL，設計者必須具備專業領域知識和語言開發知識，而同時具備這兩種知識的人卻少之又少。

DSL 相關軟體

開源的 DSL 軟體包括：

  • Xtext：Xtext 可以與 Eclipse 整合，並支援 DSL 開發。它能夠實現程式碼生成，因此一些開源和商業產品都用它來提供特定的功能。用於農業活動建模分析的多用途農業資料系統Multipurpose Agricultural Data System（MADS）就是基於 Xtext 實現的一個專案，可惜的是這個專案現在已經不太活躍了。
  • JetBrains MPS：JetBrains MPS 是一個可供開發 DSL 的整合開發環境Integrated Development Environment，它將文件在底層儲存為一個抽象樹結構（Microsoft Word 也使用了這一概念），因此它也自稱為一個投影編輯器projectional editor。JetBrains MPS 支援 Java、C、JavaScript 和 XML 的程式碼生成。

DSL 的最佳實踐

如果你想使用 DSL，記住以下幾點：

  • DSL 不同於 GPL，DSL 只能用於解決特定領域中有限範圍內的問題。
  • 不必動輒建立自己的 DSL，可以首先嚐試尋找已有的 DSL。例如 DSLFIN 這個網站就提供了很多金融方面的 DSL。在實在找不到合適的 DSL 的情況下，才需要建立自己的 DSL。
  • DSL 最好像平常的語言一樣具有可讀性。
  • 儘管程式碼生成不是一項必需的工作，但它確實會大大提高工作效率。
  • 雖然 DSL 被稱為語言，但 DSL 不需要像 GPL 一樣可以被執行，可執行性並不是 DSL 需要達到的目的。
  • DSL 可以使用文字編輯器編寫，但專門的 DSL 編輯器可以更輕鬆地完成 DSL 的語法和語義檢查。

如果你正在使用或將要使用 DSL，歡迎在評論區留言。

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

作者：Girish Managoli 選題：lujun9972 譯者：HankChow 校對：wxy

本文由 LCTT 原創編譯，Linux中國 榮譽推出

開發者需要了解的領域特定語言（DSL）

訂閱“Linux 中國”官方小程式來檢視

相關文章