Language Workbenches sind Tools zur effizienten Erstellung von externen domänenspezifische Sprache. Seminar: Aktuelle Themen der Softwaretechnologie von Prof. Dr. Christoph Reichenbach an der Goethe-Universität Frankfurt am Main

1. Language Workbench
!
Aktuelle Themen der Softwaretechnologie
Vortrag von:
Arthur Rehm
Steven Cardoso
Betreut von:
Prof. Dr. Reichenbach
[1]

2. !2
Index
Kontext
Domain Specific Language (DSL)
Language Workbench (LW)
MPS
Spoofax
Xtext
Auswertung und Vergleich
Fazit und Ausblick

3. !3
Kontext
Spezifikation
Synthese
Implementierung
Was
Wie
Verifizierung
sehr teuer (Komplexitätstheorie)

4. !4
Kontext
Spezifikation
Implementierung
Synthese
Was
DSL
Verifizierung
Wie

5. !5
Einleitung
GPLs: Allzweckwerkzeuge
[3]

6. !6
Einleitung
DSLs: Ein Werkzeug für einen Task
[4]

7. !7
DSL
•
Domain Specific Language
•
Auf eine „Domäne“ zugeschnitten
•
Hohe Abstraktion
•
Wunsch: Soll von Domänenexperten (nichtProgrammierern) verwendet werden
•
z.B. mittels einfacher Syntax

8. !8
DSL
konkreter Syntax!
-
Repräsentation des abstrakten Syntax
abstrakter Syntax!
-
interne Darstellung der Syntax für weitere
Prozesse
-
z.B. Anwendung von Generatoren auf den
AST

9. !9
DSL
Interne DSL!
-
Vollwertige IDE bereits vorhanden
-
An Syntax des Hosts gebunden
-
„Laien“ können durch Funktionsumfang „erschlagen“ werden
Externe DSL!
-
Syntax frei wählbar, an „Laien“ anpassbar
-
Jedoch:
-
keine IDE
-
keine Interpreter usw.

10. !10
DSL
Vorteile!
-
Effizient - wenn gut umgesetzt
-
Steile Lernkurve
-
Reduktion von Kommunikationsaufwänden
Nachteile!
-
Entwicklungsaufwand:
‣
Konzeption (Schema)
‣
Parser, Interpreter, etc. (Generator)
‣
Komfortable Entwicklungsumgebung (Editor)
➡ Language
Workbench

11. !11
Language Workbench
Martin Fowler
•
Tool Sammlung zum Definieren und Erweitern von
Sprachen
•
IDE für externe DSLs

12. !12
Language Workbench
•
Syntax
•
Semantik
•
Editor

13. !13
Language Workbench
Syntax
Text
Grammatik
Semantik
Grafik
Diagramme
Editor
Tabular
Tabellen / Zellen

14. !14
Language Workbench
Syntax
Semantik
Editor
Translation
Model zu Text
Model zu Model

15. !15
Language Workbench
Syntax
Semantik
Editor
Editor Mode
Syntax Service
Frei-Text
Projektional
Highlighting
Folding
Completion
Diff
Semantik Service
Referenzen auflösen
Semantic completion
Refactoring
Error Marking
Legende
obligatorisch
optional

16. !16
Language Workbench Challenge
•
Wettbewerb, um aktuelle Language Workbenches
(LW) untereinander zu vergleichen
•
Seit 2011 wird jedes Jahr eine Aufgabe gestellt, die
mit einem LW zu lösen ist.

17. !17
Language Workbench Challenge
LWC - 2013: DSL für Formulare

18. !18
LW Vergleich
•
Ziel: Simple DSL zum
definieren von Formularen
•
Eingabefelder
•
Radiobuttons
•
Checkboxes
•
Transformation zu HTML

19. !19
MPS
Meta Programming System
•
Projektionale Editoren
•
MPS arbeitet direkt am Abstrakten Syntaxbaum

20. !20
MPS
Idee hinter projektionalen Editoren
!
•
[2]
Jeder Node im AST ist eine Projektion im MPS Editor

21. !21
MPS
Workflow: DSLs in MPS
1. Structure
•
Concept (Model)
2. Editor
3. Generator
•
Model-zu-Model (M2M)
•
Model-zu-Text (M2T)

22. !22
MPS
structure
editor
generator

23. !23
MPS
structure
editor
generator

24. !24
MPS
structure
editor
generator

25. !25
MPS
structure
editor
generator

26. !26
MPS
Poll DSL in Action

27. !27
MPS
Poll DSL Ergebnis
M2T

28. !28
MPS: Anwendung
mbeddr
•
LW auf Basis MPS für Embedded Systems
•
C Erweiterungen + eigene Erweiterungen

29. !29
Spoofax
•
IDE auf Eclipse Basis
•
Dateien auf Textbasis
•
Stratego als mächtiges Werkzeug (Analyse,
Transformation und Generierung von Code)
•
Strategien und dynamische Regeln
•
Konkrete und abstrakte Syntax kombiniert
•
Sprachen können kombiniert werden

30. !30
Spoofax
Grammatik in SDF definieren

31. !31
Spoofax
Eclipse als Editor

32. !32
Spoofax
Transformationen in Stratego definieren

33. !33
Spoofax
•
Implementierbare IDE Features
•
Code folding, Outline view
•
Syntax highlighting
•
Code completion
•
Error checking und Tests
•
Refactoring (rename, extract, usw.)

34. !34
Xtext
•
IDE auf Eclipse Basis
•
EMF Metamodell und konkrete Syntax in einer
Grammatik
•
Transformationen mit Kontrollstrukturen
•
Generiert Java-Klassen aus Grammatik

35. !35
Xtext
Grammatik in Xtext definieren

36. !36
Xtext
Editor starten

37. !37
Xtext
Eigenständiges Eclipse

38. !38
Xtext
Transformationen in Xtend definieren

39. !39
Xtext
•
Steile Lernkuve für Java-Entwickler
•
•
•
Weniger formale schreibweise
Viel Java(-ähnlicher) Code —> lesbarer
Auch hier: viele IDE Features implementiert

40. !40
Vergleich LW
•
MPS
•
Spoofax
•
Xtext

41. !41
Auswertung
•
MPS
•
•
projektionale LW
Spoofax
•
Stratego als Base Language für verschiedene Tasks
•
Wissenschaftlicher Hintergrund
➡
•
Gut durchdachte Konzepte
Xtext
•
Eigenständige IDE zum Arbeiten
•
Sehr ausgereift

42. !42
Fazit
•
Language Workbenches sind ein mächtiges
Entwicklungswerkzeug
•
Für wiederkehrende und sicherheitskritische
Aufgaben
•
Mit LW lassen sich Domain Sprachen effizient
entwerfen und erweitern

43. !43
Ausblick
•
Language Workbenches werden in Zukunft
häufiger eingesetzt
•
Große Chance - die Kommunikation zwischen
Entwicklern und Domain Experten zu verbessern!

44. Bildquellen:
•
[1] http://www.istockphoto.com/stock-photo-6864190-old-workbench.php?st=cd622ef
•
[2] http://www.voelter.de/data/presentations/DSLDesign-Models2013.pdf
•
[3] http://www.istockphoto.com/stock-photo-9153291-multipurpose-knife-isolated.php?st=1484c3a
•
[4] Rainer Sturm / pixelio.de
•
[5] http://www.projectcartoon.com