Диссертация (1148272), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Самый известный пример — язык запросов к базам данных SQL.Предметная область этого языка ограничивается работой с СУБД4 , она достаточноузка, чтобы пользователь мог работать в терминах, очень напоминающихестественный язык, и при этом все необходимые действия, которые было бывесьма сложно описывать на языке общего назначения, выполняются самойСУБД. Пользователи языка SQL вполне могут не уметь программировать натекстовых языках общего назначения, таких как Java и С#.Второй пример семейства предметно-ориентированных языков — языкиописания синтаксически управляемых трансляций для различных генераторов4Система управления базами данных29синтаксических анализаторов (таких как yacc5 и его многочисленные варианты,ANTLR [65]). Программа там пишется в виде, очень похожем на описаниеконтекстно-свободной грамматики в форме Бэкуса-Наура, по ней генерируется либо магазинный преобразователь, транслирующий созданный язык, либопреобразователь, работающий по алгоритму рекурсивного спуска.
Генераторысинтаксических анализаторов знают достаточно о предметной области, чтобыпо простому описанию грамматики языка сгенерировать довольно сложныйсинтаксический анализатор, тогда как ручное его кодирование было бы оченьсложной задачей (автомат, разбирающий какой-либо типичный используемыйв промышленности язык программирования, может иметь сотни состояний).Наличие таких инструментов делает возможным быстрое создание предметноориентированных текстовых языков, поэтому генераторы синтаксических анализаторов для текстовых языков аналогичны метаредакторам для языков графических.Приведём пример графического предметно-ориентированного языка из [36].Программа на этом языке представлена на рисунке 1.2.Язык предназначается для создания приложений для мобильных телефонов.Элементы языка — это экранные формы, отображаемые на телефоне, связи, показывающие порядок перехода между формами, и различные действия, например,посылка SMS-сообщения или открытие веб-страницы.
На рисунке представленпример программы на этом языке — программа для регистрации на конференции.Как видно, язык достаточно прост и интуитивно понятен, настолько, что нетребует подробного описания, чтобы читать диаграммы на нём. Вместе с тем,на такой диаграмме содержится вся необходимая информация для генерациимобильного приложения.1.4.2.
Инструментальные средствапредметно-ориентированного моделированияВизуальный предметно-ориентированный язык или набор языков, и средстваинструментальной поддержки, такие как редакторы диаграмм, генераторы кода,верификаторы, репозиторий, и т.д., всё, что составляет целостную технологию5Yet Another Compiler Compiler, широко распространённый и несколько раз перереализованный генераторсинтаксических анализаторов, см., например, URL: http://dinosaur.compilertools.net/ (дата обращения: 23.02.2014)30Рис.
1.2: Пример визуального предметно-ориентированного языка (рисунокиз [36])разработки программного обеспечения на основе предметно-ориентированногоподхода, будем называть предметно-ориентированным решением, или DSMрешением. Основные составляющие предметно-ориентированного решения таковы.1.
Предметно-ориентированный язык, отражающий специфику предметнойобласти, и редактор для него.2. Генераторы или интерпретаторы, извлекающие информацию из модели иформирующие по ней код, документацию, отчёты и т.д.3. Предметно-ориентированная библиотека поддержки времени выполнения(domain-specific framework), в которую выносится код, общий для всехпрограмм, создаваемых с помощью DSM-решения. Она служит проме-31жуточным звеном между сгенерированным кодом и целевой платформой,упрощая генератор и убирая дублирование кода в программах. Иногдабывает, что такая библиотека не нужна, генератор генерирует код прямов целевую платформу, иногда бывает наоборот, библиотека представляетсобой по сути исполнитель, интерпретирующий сгенерированные файлыили даже просто конфигурируемый генератором (пример такого подходасм., например, в [124]).
Возможны и промежуточные варианты.Разумеется, создавать предметно-ориентированные решения вручную былобы слишком затратно. Один только хороший визуальный редактор вручнуюразрабатывается несколько десятков человеколет6 , что делает невозможным исполнение главного принципа предметно-ориентированного моделирования —создание языка и всех нужных инструментальных средств к нему практическипод каждую конкретную задачу. Поэтому существуют средства, предназначенныедля автоматизации разработки DSM-решений, их мы будем называть DSMплатформами. Типичная DSM-платформа позволяет специфицировать метамодель языка в текстовом или графическом виде, задать внешний вид элементовязыка (конкретный синтаксис) и сгенерировать визуальный редактор по этимспецификациям. Создание языка обычно требует усилий объёмом порядка единиц человекодней или даже человекочасов, что делает возможным применениепредметно-ориентированного подхода даже в сравнительно небольших проектах.Многие DSM-платформы помимо визуального редактора позволяют сгенерировать генераторы, верификаторы и другие инструменты, для этого помимо метамодели для языка могут быть описаны правила генерации, набор ограничений ит.д.1.5.
Свойства визуальных языковВизуальные языки обладают рядом свойств, некоторые из которых могутбыть базисом для классификации языков, некоторые важны для реализации частифункциональности CASE-пакетов и DSM-решений, поэтому вводятся в этомразделе. Существуют работы, специально посвящённые классификации языков,6см, например, оценки подобных проектов на ресурсе OpenHub: URL: https://www.openhub.net/p/dia,https://www.openhub.net/p/umbrello (дата обращения: 14.02.2014)32например, [16], здесь же свойства визуальных языков будут рассмотрены изсоображений важности для этой диссертации.Наиболее важное с точки зрения реализации инструментов свойство языков — используемая в них модель представления информации.
Предметноориентированные языки делятся на две крупные категории — текстовые играфические (или визуальные). В данной работе далее будут рассматриватьсятолько визуальные языки. Про текстовые языки следует отметить, что не всегда вкачестве представления для языков, попадающих в эту категорию, используетсяобычный текст. Возможно использование таблиц, возможно древовидное представление структуры программы, и несмотря на то, что программа выглядит кактекст, для её редактирования требуется специальный редактор (см., например,среду JetBrains MPS [19]).
Бывает так, что для задания текстовых языков используются визуальные метамодели, как, например, в [34], такие случаи также выходятза границы этого исследования.Графические языки делятся дополнительно на графовые и неграфовые. Диаграмма на графовом языке представляет собой помеченный мультиграф, либо сводится к нему, то есть состоит из множества вершин и множества рёбер, которые ихсоединяют.
Каждая вершина или дуга может обладать различными свойствами, втом числе иметь тип, и, соответственно своему типу, отображаться по-разному.Соответственно, редакторы таких языков работают в терминах вершин графа(называемых также узлами или блоками) и дуг (называемых также рёбрами илисвязями). Неграфовые языки — языки, диаграммы на которых не обладают такимсвойством. Наиболее распространены графовые языки, поскольку редакторы игенераторы для них обычно проще и, поскольку логика работы с графовымимоделями не сильно меняется от языка к языку, их реализация может бытьпереиспользована для других языков (что особенно важно при разработке DSMплатформ).
Для каждого неграфового языка приходится обычно писать свойредактор вручную, поскольку такие языки могут быть довольно специфичны.Примерами графовых языков могут служить диаграммы классов и диаграммыактивностей UML, примерами неграфовых языков — диаграммы последовательностей UML (и очень похожий на них язык MSC [45]), временные диаграммы UML, диаграммы Насси-Шнейдермана. Данная диссертация посвященаразработке визуальных языков с помощью DSM-платформ, на которых графовые33языки создавать гораздо удобнее, поэтому неграфовые языки, несмотря на то, чтодовольно распространены и полезны на практике, выходят за её рамки.
Многиеиз результатов, описанных в данной работе, могут быть без изменений распространены на неграфовые языки, но основной фокус в процессе исследования былсделан на графовых языках, и апробация результатов проводилась на них.Существуют и широко распространены языки, комбинирующие свойстватекстовых и графических — визуальные языки, которые внутри визуальныхсимволов позволяют писать код на текстовом языке, эти языки мы будем называтьтекстографическими или гибридными. Такой подход с одной стороны совмещаетнаглядность визуальных языков и лаконичность текстовых языков, с другойстороны требует от пользователя знания и визуального языка, и текстовой части,при этом текстовая и визуальная части синтаксиса плохо интегрируются (возникает ряд проблем, связанных с визуализацией текстовой информации, наличиетекстовых вставок может радикально снижать наглядность). Обычно в качестветекстовых вставок используется целевой язык генератора кода по диаграммам,примером такого подхода может служить разработанная на кафедре системногопрограммирования СПбГУ технология RTST [128, 139].
С точки зрения даннойработы текст может рассматриваться как свойство элемента языка, таким образом,такие языки могут успешно разрабатываться с использованием предлагаемойтехнологии.Следующее важное свойство языков — используемая в них модель вычислений. Языки делятся по этому признаку опять-таки на две крупные категории —статические и динамические. Статические языки служат для задания структурыразрабатываемой системы, а динамические языки служат для задания поведениясистемы. Примером статического языка может служить диаграмма классов UMLили ER7 -диаграмма, описывающая структуру базы данных, примером динамического языка — диаграмма активностей или диаграмма последовательностейUML.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
