Language Workbench. Aktuelle Themen der Softwaretechnologie. Vortrag von: Arthur Rehm Steven Cardoso. Betreut von: Prof. Dr.

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1 Language Workbench Vortrag von:! Aktuelle Themen der Softwaretechnologie 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 Intro Wie es beschrieben wird Wie es entworfen wird [5] Was eigentlich gebraucht! wird! Wie es programmiert wird Wie es dokumentiert wird

4 !4 Kontext Spezifikation Synthese Implementierung Was Wie Verifizierung sehr teuer (Komplexitätstheorie)

5 !5 Kontext Spezifikation Synthese Implementierung Was DSL Wie Verifizierung

6 !6 Einleitung GPLs: Allzweckwerkzeuge [3]

7 !7 Einleitung DSLs: Ein Werkzeug für einen Task [4]

8 !8 DSL Domain Specific Language Auf eine Domäne zugeschnitten Hohe Abstraktion Wunsch: Soll von Domänenexperten (nicht- Programmierern) verwendet werden z.b. mittels einfacher Syntax

9 !9 DSL konkreter Syntax! - Repräsentation des abstrakten Syntax abstrakter Syntax! - interne Darstellung der Syntax für weitere Prozesse - z.b. Anwendung von Generatoren auf den AST

10 !10 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.

11 !11 DSL Vorteile! - Effizient - wenn gut umgesetzt - Steile Lernkurve - Reduktion von Kommunikationsaufwänden Nachteile! - Entwicklungsaufwand: Konzeption (Schema) Parser, Interpreter, etc. (Generator) Komfortable Entwicklungsumgebung (Editor) Language Workbench

12 !12 Language Workbench Martin Fowler Tool Sammlung zum Definieren und Erweitern von Sprachen IDE für externe DSLs

13 !13 Language Workbench Syntax Semantik Editor

14 !14 Language Workbench Syntax Semantik Editor Text Grafik Tabular Grammatik Diagramme Tabellen / Zellen

15 !15 Language Workbench Syntax Semantik Editor Translation Model zu Text Model zu Model

16 !16 Language Workbench Syntax Semantik Editor Editor Mode Syntax Service Semantik Service Frei-Text Projektional Highlighting Folding Completion Diff Referenzen auflösen Semantic completion Refactoring Error Marking Legende obligatorisch optional

17 !17 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.

18 !18 Language Workbench Challenge LWC : DSL für Formulare

19 !19 LW Vergleich Ziel: Simple DSL zum definieren von Formularen Eingabefelder Radiobuttons Checkboxes Transformation zu HTML

20 !20 MPS Meta Programming System Projektionale Editoren MPS arbeitet direkt am Abstrakten Syntaxbaum

21 MPS Idee hinter projektionalen Editoren!21! [2] Jeder Node im AST ist eine Projektion im MPS Editor

22 !22 MPS Workflow: DSLs in MPS 1. Structure Concept (Model) 2. Editor 3. Generator Model-zu-Model (M2M) Model-zu-Text (M2T)

23 !23 MPS structure editor generator

24 !24 MPS structure editor generator

25 !25 MPS structure editor generator

26 !26 MPS structure editor generator

27 !27 MPS Poll DSL in Action

28 !28 MPS Poll DSL Ergebnis M2T

29 !29 MPS: Anwendung mbeddr LW auf Basis MPS für Embedded Systems C Erweiterungen + eigene Erweiterungen

30 !30 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

31 !31 Spoofax Grammatik in SDF definieren

32 !32 Spoofax Eclipse als Editor

33 !33 Spoofax Transformationen in Stratego definieren

34 !34 Spoofax Implementierbare IDE Features Code folding, Outline view Syntax highlighting Code completion Error checking und Tests Refactoring (rename, extract, usw.)

35 !35 Xtext IDE auf Eclipse Basis EMF Metamodell und konkrete Syntax in einer Grammatik Transformationen mit Kontrollstrukturen Generiert Java-Klassen aus Grammatik

36 !36 Xtext Grammatik in Xtext definieren

37 !37 Xtext Editor starten

38 !38 Xtext Eigenständiges Eclipse

39 !39 Xtext Transformationen in Xtend definieren

40 !40 Xtext Steile Lernkuve für Java-Entwickler Weniger formale schreibweise Viel Java(-ähnlicher) Code > lesbarer Auch hier: viele IDE Features implementiert

41 !41 Vergleich LW MPS Spoofax Xtext

42 !42 Auswertung MPS projektionale LW Spoofax Stratego als Base Language für verschiedene Tasks Wissenschaftlicher Hintergrund Gut durchdachte Konzepte Xtext Eigenständige IDE zum Arbeiten Sehr ausgereift

43 !43 Fazit Language Workbenches sind ein mächtiges Entwicklungswerkzeug Für wiederkehrende und sicherheitskritische Aufgaben Mit LW lassen sich Domain Sprachen effizient entwerfen und erweitern

44 !44 Ausblick Language Workbenches werden in Zukunft häufiger eingesetzt Große Chance - die Kommunikation zwischen Entwicklern und Domain Experten zu verbessern!

45 Bildquellen: [1] [2] [3] [4] Rainer Sturm / pixelio.de [5]

46 !46 Danke! Fragen?