DSL分享

分享DSL的概念和发展

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1. DSL (Domain Specific Language) @Mark 2020.10.26 特定领域语⾔
2. DSL 特定领域（Domain)所专⻔是合计的词汇和语法，简化程序设计过程，提⾼ ⽣产效率的技术，同时也让⾮编程领域专家的⼈直接描述逻辑成为可能。
3. • 优点： 集中描述 『想要做什么』（What）的部 分，⽽不必对『如何做到』（How）进⾏描述
5. • ⽐如⼀个名为 rake的编译⼯具，功 能和 make差不多会分析⽂件依赖关 系，⾃动执⾏程序编译、链接等操作 • 例⼦表达了: • 1) 默认任务为test • 2) test的内容是执⾏ node， python，ruby三个任务 • 启动rake 是 ： rake 任务
6. • DSL是对特定⼩规模语⾔的称呼，是⼀个新叫法，但是这个东⻄并不是稀 罕东⻄，尤其是Unix社区中诞⽣了很多『专⽤语⾔』⼯具 • ⽐如 awk(⽂本处理), make（构建） ,sed（数据流编辑） • Unix中还提供语法分析⽣成⼯具 yacc，以及词法分析器⽣存⼯具 lex • Yacc，lex本身也有⾃⼰的迷你语⾔
7. • 迷你语⾔都是专⽤于特定⽤途，⼤多数情况下⽆法完成复杂⼯作。 • 因此本质上和DSL都是⼀样的。 迷你语⾔
8. 外部DSL
9. 外部DSL 以迷你语⾔为代表的，专⻔语⾔引擎实现的DSL，统称为外 部DSL。
11. • Java程序中⼤量使⽤了可拓展标记语⾔（XML）编写配置⽂件。这种 XML配置⽂件也是⼀种外部DSL 外部DSL例⼦ • 数据库访问所使⽤的 结构化查询语⾔（SQL）也是⼀种典型的外部DSL
12. • 独⽴于程序语⾔，对某个领域操作程序，不⼀定是同⼀个语⾔。 外部DSL优点 • 外部DSL是独⽴于程序语⾔开发，因此可以实现跨语⾔共享。 • 学会SQL可以在不同语⾔中使⽤SQL操作 • 例如正则表达式也是⼀种DSL，在Ruby，Perl，PHP，Python中都可以使 ⽤
13. 内部DSL
14. 内部DSL 外部DSL是从Unix中发展⽽来，内部DSL则是发源于Lisp和 Smalltalk的⽂化中。
15. 内部DSL并不是创在⼀种新的语⾔，⽽是在现有语⾔中实现 DSL。⽽作为DSL的基础，这种语⾔称为宿主语⾔。 Lisp，Smalltalk，Ruby这些语⾔适合作为宿主语⾔，因此这 些语⾔的社区中经常使⽤内部DSL。
16. 内部DSL优缺点 • 优缺点和外部DSL正好相反。 • ⽆需学习新语⾔，宿主语⾔的尝试依然有效。 • 甚⾄可以借助宿主语⾔，实现复杂逻辑的书写。 • 『寄⽣』在宿主语⾔上，使得可以轻松实现功能。即使『迷你语⾔』在拓 展线上都⽢拜下⻛。
17. DSL优势
18. DSL优势 • 更简洁的表达 • 减少与程序员交流成本 • 实现⽣产效率提⾼ • 不涉及内部细节，⽽是在⾼级层⾯上描述——抽象化 • # 不断抽象化其实是编程语⾔的未来发展⽅向之⼀
19. DSL的定义
20. DSL的定义 • 如何才算是 DSL呢？
21. DSL定义 • 观点1 像 『是否具备禁⽤于特认定⽤途的功能』、『（设计者）⾃⼰是 否将其命名为⼀种DSL』 这种标准，今天逐渐变得模棱两可
22. • ⻉尔实验室名⾔： • 库设计就是语⾔设计（Library design is language design). 我们在思考编程语⾔的时候，⼤多仅强调语法，但如果脱离了相当于词汇的 库、类和⽅法，语⾔也就⽆法思考。 也就是说 API也是构成编程语⾔的⼀个要素。
23. • Programming is a process of designing DSL for your own application. （编程就是为⾃⼰的应⽤程序设计DSL的过程） —— ⼤卫·托⻢斯
24. DSL定义 • 考虑到DSL实际上是编程语⾔抽象化得延伸，那么问题就不应该是什么是 DSL，什么不是DSL => DSL应该是将⾯向特定领域的API设计成优秀的 DSL这样⼀个设计的过程。
25. • DSL不仅仅是⼀种技术，⽽是程序开发的重要设计原理和原则之⼀，适⽤ 于任何软件的开发。
26. 适合内部DSL的语⾔
27. • 虽然任何语⾔都可以成为宿主语⾔，但像Lisp,Smalltalk,Ruby这样的被认 为适合DSL的语⾔，都有⼀些共同的特征
28. • 简洁 DSL本来就是为了针对特定⽬的处理⽤的，⾼级的、简洁的⽅式进⾏描述。 因此简洁的描述⽅式才是最本质的。 简洁是作为DSL宿主语⾔不可或缺的要素。 Lisp、Ruby等于眼中，⽆需声明数据类型，编译器『规矩』也少，因此可 以变得简洁。
29. • 灵活 开发者通过⾼度抽象化代码集中描述 WHAT ⽽不是HOW。因此作为对抽象 化得⽀持，元编程等功能最好⽐较充实。 ⽐如Lisp具备宏（Macro)功能，只要遵循『⽤括号进⾏表达』的S表达式， 就可以实现⾃由表达。因此可以说Lisp语⾔本身就是⼀种可被编程的语⾔。 Ruby中的代码块（Block)功能可以实现控制结构，虽然不像Lisp那样万能， 但是⽤来实现内部DSL也⾜够了。
30. • 灵活 开发者通过⾼度抽象化代码集中描述 WHAT ⽽不是HOW。因此作为对抽象 化得⽀持，元编程等功能最好⽐较充实。 ⽐如Lisp具备宏（Macro)功能，只要遵循『⽤括号进⾏表达』的S表达式， 就可以实现⾃由表达。因此可以说Lisp语⾔本身就是⼀种可被编程的语⾔。 Ruby中的代码块（Block)功能可以实现控制结构，虽然不像Lisp那样万能， 但是⽤来实现内部DSL也⾜够了。
33. 外部DSL实例
34. • 外部DSL就是拥有专⽤引擎的⼀种独⽴特定领语⾔。外部DSL也有各⾃不 同的实现⽔平。 最简单的莫过于配置⽂件，例如 YAML、JSON 更复杂⼀点DSL，虽然也是为特殊⽬的设计，但是可以编写出描述任何算法 的程序。例如 ⽂本处理的 awk。 再⽐如 ⾯向打印机的描述⻚⾯语⾔ PostScript 是⼀个基于逆波兰的图灵完 备语⾔。
35. 还有⼀些⽐较特殊，虽然本身也是通⽤语⾔。叫做DSL并不合适，但是却与 特定计算机模型有很强关联性，也就具备了类似DSL的性质。 例如 Prolog 以⼀阶谓词逻辑为基础的语⾔。 统⼀，⽤于并⾏计算的Actor模型密切相关的 Erlang 虽然也是通⽤语⾔，但 是也具备了『⾯向并发编程领域的DSL』这个性质。
36. 对于Java中： Java中 XML。由于Java中默认内置了解析XML的库，因此⽤XML写DSL很 容易被读取。这样可以省略为DSL开发语⾔引擎的步骤。 但是XML不论是阅读还是编写都⼗分冗⻓，并不是很友好。
37. DSL设计的构成要素
38. 上下⽂（context) 语句 （Sentence） 单位（Unit） 词汇（Vocabulary） 层次结构（Hierarchy）
39. 上下⽂ 作⽤就是 定义上下⽂，表示这个测 试的⼀个⼤框架。 ⼀个测试框架例⼦： ⽐如 context “a User instance” do 就表示对 『a User instance』这个 上下⽂的测试进⾏定义的意思 Should⽅法定义了『需要满⾜某个 条件』这样⼀个测试。
40. 这样与其说定义测试，不如说定义 了⾏为（Behavior） 有时候也称为规则（Spec）。 前置定义这种Spec就是 BDD ⾏为 驱动开发。
41. ⼀个⼩作品，在Ruby的语 法范围内到底能设计出多 接近英语的DSL。 这是⼀个描述做⾯包的 DSL。
42. 接近⾃然语⾔的利弊 外⾏⼈容易纠结到底在哪⼉要加上 标点符号。顺序是否可以调换。 COBOL就遇到了这样的设计问题。 由于Ruby可以⾃由增加⽅法，所以 利⽤这⼀点，实现了上⾯的DSL
43. Ruby on Rails 包含的ActiveSupport库中， 『现在时间的20⼩时之前』可以写出 『20.hours.ago』 Rails不仅是⼀种Web框架，也可以说是以 Ruby为基础的DSL
44. 词汇、层次 Rails中如果数据库users表中包含name属性， 可以这样调⽤： User.find_by_name(“⻢克”） find_by_name 是⾃动⽣成的
45. 层次可以理解为嵌套上 下⽂ ⽤Ruby作为DSL⽣成 XML 看起来可能要⽐XML简 洁
46. Sinatra是⼀个规模较⼩ 的Web框架。 通过特殊的 get语法， 以简洁的形式，应⽤了 上下⽂。
47. ⼩结
48. DSL虽然是最近出现，但是实际上已经从数⼗年前就使⽤的技术。 就像给设计模式起个名字⼀样，可以提⾼其认知度。 今后DSL也可能作为判断设计优秀与否的重要指标，对软件开发产⽣巨⼤影 响。
49. Q&A
50. THANKS