Анализ языковых инструментариев

Процесс создания любого программного продукта состоит из нескольких этапов, в которых чаще всего принимают участие различные группы специалистов. Эксперты в предметной области способны описать на языке моделирования и детализировать до бизнес-процессов особенности сферы деятельности, четко сформулировать требования и спецификации, а программисты, в свою очередь, — перевести все вышеуказанное в алгоритмическую форму представления посредством использования языков программирования общего назначения. В связи с необходимостью организации процесса разработки таким образом, что будет координироваться работа различных групп специалистов, целесообразно становится использование модельно-ориентированных технологий, таких как модельно-ориентированная архитектура (MDA), модельно-ориентированная разработка (MDD) и др., основная идея которых заключается в генерации целевого кода на основе созданных формальных моделей.

Модельно-ориентированный подход к разработке системы предполагает создание многоуровневой модели приложения во время выполнения проектирования и дальнейшее использование построенных моделей в качестве исходного кода, что позволяет оперировать терминами предметной области, а не конструкциями языка общего назначения. Так, для построения моделей может быть использован предметно-ориентированный язык (DSL) — язык программирования, предназначенный для решения узкого круга задач в конкретной предметной области. Все DSL можно разделить на две основные группы по методу реализации:

• 1. Внутренние DSL (internal DSL).
• 2. Внешние DSL (external DSL).

Внутренний DSL — это язык, который является надстройкой над выбранным в качестве базового языком программирования. С его помощью можно более эффективно решать определенный круг задач, используя при этом все возможности базового языка программирования [7]. Таким образом, при создании данного DSL приходится оперировать только конструкциями основного языка, что позволяет использовать уже готовые компиляторы, однако это накладывает ряд ограничений и, следовательно, делает такой DSL менее гибким. Внутренние предметно-ориентированные языки полностью не устраняют проблему семантического разрыва между синтаксисом программы и терминами предметной области, но позволяют в более простой форме решить задачу управления отельными частями разрабатываемой системы. Примерами применения внутренних DSL могут служить Ruby и Lisp [9].

Внешние DSL обладают собственным синтаксисом, никак не связанным с синтаксисом языка программирования самого приложения, что предполагает наличие внешнего компилятора и интерпретатора. В качестве примеров таких языков выступают SQL, XML, awk [7]. Для создания внешнего DSL, необходимо заранее определить синтаксис языка (метамодель), а для описания этого синтаксиса необходим метаязык (метаметамодель). Также для перехода от модели предметной области, описанной с помощью DSL к программе на определенном языке программирования, следует предусмотреть правила трансформации, которые включают в себя вертикальные трансформации (переход от одного уровня иерархии к другому) и горизонтальные (переход от одной модели к другой на одном уровне иерархии). Данный итеративный процесс в итоге и образует иерархию моделей в MDD подходе.

Поскольку в рамках данного исследования основной задачей является сокращение семантического разрыва между терминами предметной области и инструментальными средствами, предметом дальнейшего анализа является разработка внешних DSL как языка моделирования.

Разработка собственных предметно-ориентированных языков является нетривиальной задачей, вследствие чего становится необходимым использовать средства автоматизации их построения — языковой инструментарий.

Перед тем, как приступить к анализу инструментов, следует определить требования, предъявляемые к системам разработки текстовых DSL:

• 1. Наличие возможности создания собственного метаязыка или изменения существующего.
• 2. Наличие возможности расширения DSL без перегенерации кода редактора языка.
• 3. Наличие возможности выполнения горизонтальных и вертикальных трансформаций.
• 4. Отсутствие избыточной функциональности, усложняющей изучение системы пользователями непрофессиональными программистами.

Выполнение данных требований позволит разрабатывать гибкие предметно-ориентированные языки за счет модификации метаязыка под конкретную предметную область, изменения DSL без повторной генерации кода на любом этапе многоуровневого моделирования. Кроме того, наличие средств генеративного программирования и отсутствие избыточной функциональности, предоставляют возможность пользователю, не являющемуся профессиональным программистом, быстро и эффективно изучить соответствующий инструментарий.

Выполним сравнение языковых инструментариев, широко применяемых при разработке текстовых DSL.