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Language Workbench
!

Aktuelle Themen der Softwaretechnologie
Vortrag von:
Arthur Rehm
Steven Cardoso
Betreut von:
Prof. Dr. Reichenbach
[1]
!2

Index
Kontext
Domain Specific Language (DSL)
Language Workbench (LW)
MPS
Spoofax
Xtext

Auswertung und Vergleich
Fazit und Ausblick
!3

Kontext
Spezifikation

Synthese

Implementierung

Was

Wie

Verifizierung
sehr teuer (Komplexitätstheorie)
!4

Kontext
Spezifikation

Implementierung

Synthese

Was

DSL

Verifizierung

Wie
!5

Einleitung
GPLs: Allzweckwerkzeuge

[3]
!6

Einleitung
DSLs: Ein Werkzeug für einen Task

[4]
!7

DSL
•

Domain Specific Language

•

Auf eine „Domäne“ zugeschnitten
•

Hohe Abstraktion

•

Wunsch: Soll von Domänenexperten (nichtProgrammierern) verwendet werden
•

z.B. mittels einfacher Syntax
!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

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

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

Language Workbench
Martin Fowler

•

Tool Sammlung zum Definieren und Erweitern von
Sprachen

•

IDE für externe DSLs
!12

Language Workbench

•

Syntax

•

Semantik

•

Editor
!13

Language Workbench
Syntax

Text

Grammatik

Semantik

Grafik

Diagramme

Editor

Tabular

Tabellen / Zellen
!14

Language Workbench
Syntax

Semantik

Editor

Translation

Model zu Text

Model zu Model
!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

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

Language Workbench Challenge
LWC - 2013: DSL für Formulare
!18

LW Vergleich

•

Ziel: Simple DSL zum
definieren von Formularen
•

Eingabefelder

•

Radiobuttons

•

Checkboxes

•

Transformation zu HTML
!19

MPS
Meta Programming System

•

Projektionale Editoren

•

MPS arbeitet direkt am Abstrakten Syntaxbaum
!20

MPS
Idee hinter projektionalen Editoren

!

•

[2]

Jeder Node im AST ist eine Projektion im MPS Editor
!21

MPS
Workflow: DSLs in MPS
1. Structure
•

Concept (Model)

2. Editor
3. Generator
•

Model-zu-Model (M2M)

•

Model-zu-Text (M2T)
!22

MPS
structure

editor

generator
!23

MPS
structure

editor

generator
!24

MPS
structure

editor

generator
!25

MPS
structure

editor

generator
!26

MPS
Poll DSL in Action
!27

MPS
Poll DSL Ergebnis

M2T
!28

MPS: Anwendung
mbeddr

•

LW auf Basis MPS für Embedded Systems

•

C Erweiterungen + eigene Erweiterungen
!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

Spoofax
Grammatik in SDF definieren
!31

Spoofax
Eclipse als Editor
!32

Spoofax
Transformationen in Stratego definieren
!33

Spoofax
•

Implementierbare IDE Features
•

Code folding, Outline view

•

Syntax highlighting

•

Code completion

•

Error checking und Tests

•

Refactoring (rename, extract, usw.)
!34

Xtext
•

IDE auf Eclipse Basis

•

EMF Metamodell und konkrete Syntax in einer
Grammatik

•

Transformationen mit Kontrollstrukturen

•

Generiert Java-Klassen aus Grammatik
!35

Xtext
Grammatik in Xtext definieren
!36

Xtext
Editor starten
!37

Xtext
Eigenständiges Eclipse
!38

Xtext
Transformationen in Xtend definieren
!39

Xtext
•

Steile Lernkuve für Java-Entwickler
•
•

•

Weniger formale schreibweise
Viel Java(-ähnlicher) Code —> lesbarer

Auch hier: viele IDE Features implementiert
!40

Vergleich LW

•

MPS

•

Spoofax

•

Xtext
!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

Fazit

•

Language Workbenches sind ein mächtiges
Entwicklungswerkzeug

•

Für wiederkehrende und sicherheitskritische
Aufgaben

•

Mit LW lassen sich Domain Sprachen effizient
entwerfen und erweitern
!43

Ausblick

•

Language Workbenches werden in Zukunft
häufiger eingesetzt

•

Große Chance - die Kommunikation zwischen
Entwicklern und Domain Experten zu verbessern!
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

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