開發者需要了解的領域特定語言（DSL）

2020-03-04 11:23:13 Linux技術

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。-- Girish Managoli（作者）

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序的（例如 Web 應用、數據庫等）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，更不清楚用戶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 或移動設備上運行，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：

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

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：

<code>if smokes then increase premium by 10%/<code>

如果 DSL 和宿主語言是同一種語言，這種 DSL 稱為內部(internal)DSL，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 解釋器執行：
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
數據處理：SQL 及其變體
業務規則管理：Drools
硬件：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序。

DSL 還可以用於生成一些用於解決特定問題的代碼，但生成代碼並不是 DSL 的重點並不在此，而是對專業領域知識的結合。當然，代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 相關軟件

開源的 DSL 軟件包括：

Xtext：Xtext 可以與 Eclipse 集成，並支持 DSL 開發。它能夠實現代碼生成，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數據系統(Multipurpose Agricultural Data System)（MADS）就是基於 Xtext 實現的一個項目，可惜的是這個項目現在已經不太活躍了。
JetBrains MPS：JetBrains MPS 是一個可供開發 DSL 的集成開發環境(Integrated Development Environment)，它將文檔在底層存儲為一個抽象樹結構（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 支持 Java、C、JavaScript 和 XML 的代碼生成。

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。
儘管代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 可以使用文本編輯器編寫，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

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關鍵字: Bash 數據庫 Octav