(十二)深度解析领域特定语言(DSL)第二章——外部DSL架构概览

发布于:2025-06-11 ⋅ 阅读:(28) ⋅ 点赞:(0)

        在第1章中,我们已对DSL相关基础概念进行了简要介绍。尽管笔者已尽量简化表述,但仍涉及词法分析、语法分析等相对专业的内容。鉴于这些概念的重要性,本章将对其进行简明阐释。之所以不深入展开,主要基于两点考虑:其一,循序渐进的讲解方式更符合知识传递规律;其二,缺乏案例支撑的抽象概念易增加理解难度,而现阶段引入复杂细节尚不具备充分条件。因此,笔者计划在后续章节结合代码案例,对这些概念进行更深入的剖析。  

        前文将DSL划分为内部DSL与外部DSL两类,语言工作台因实际使用率较低暂不纳入讨论范围。这两类DSL的差异不仅体现在是否基于通用语言实现,其构成要素也存在显著区别。基于此,本章将以自顶向下的视角,重点阐述两类DSL的架构特征。需要说明的是,文中的架构描述并非行业标准,而是基于笔者个人实践经验的理解。事实上,不同技术人员对DSL架构的认知可能因知识背景和实践经验的差异而有所不同,建议读者在实际应用中灵活参考。  

        图 2.1展示了外部DSL的构成要素,可将其视为外部DSL的逻辑架构。其构成要素可进一步细化为“DSL脚本”和“DSL编译器”两部分,二者并非独立存在,而是存在由上至下的单向依赖关系。从用户视角出发,可将这两部分理解为DSL的前端(脚本层)和后端(编译器层),而基于编译原理的理论划分则有所不同,后文将详细阐述。

图 2.1 外部DSL的构成要素 

        图 2.1中,部分元素以虚线表示,部分以实线表示。其中,虚线标识的元素为可选组件,实线标识的元素为核心组件。该架构图所呈现的是完整的外部DSL逻辑视图,适用于自定义语法的场景,实际落地时需根据目标DSL的形态和特性动态选择组件。例如:  

  1. 若选择JSON作为DSL脚本格式,可通过Jackson等第三方类库直接将脚本转换为语义模型,无需自行开发词法分析器、语法分析器和语义模型构建器。
  2. 若无需生成目标代码,代码生成器组件可省略。

        图 2.1中的语义模型构建器是前文未提及的组件,其核心功能为创建语义模型。通常的实现路径是:在语法分析阶段先构建抽象语法树(Abstract Syntax Tree,AST),随后通过遍历AST逐步构建语义模型。需要注意的是,AST构建属于语法分析的范畴,而语义模型构建器的职责是基于AST中的结构化信息,完成语义模型的实例化或执行逻辑编排。

        对于通用编程语言的编译器,业界通常将其划分为“前端(Front End)”与“后端(Back End)”两部分。前端负责对源代码进行词法分析、语法分析,并构建中间表示形式(如抽象语法树AST或三地址代码);后端则以中间表示为输入,生成目标机器语言(如针对x86、ARM架构的指令集)。

        相比之下,DSL的编译器架构可进行简化。若需划分前后端,建议以AST为分界点:  

  1. 前端。包含词法分析器、语法分析器,核心任务是将文本格式的DSL脚本转换为AST。  
  2. 后端。以AST为输入,包含语义模型构建器、代码生成器等组件,负责语义处理和目标产物生成。

        在此划分体系下,语义模型构建器属于后端组件,其输出为语义模型——这可能直接作为最终产物(如配置数据、执行逻辑),也可能作为代码生成器的输入。若DSL需要生成目标代码(如Java、Python等),则代码生成器同样属于后端。  

        需强调的是,这种划分方式仅针对编译器内部架构,与前文基于用户视角的“前端(DSL脚本)-后端(DSL编译器)”划分维度不同。在实际设计中,应根据DSL的应用场景灵活调整组件边界,避免过度工程化。

        从另一视角审视外部DSL编译器的工作流程,具体如图 2.2所示。

 图 2.2 外部DSL编译器工作流程

        DSL源代码被读取到编译器后,通常会经历词法分析(Lexical Analysis)、语法分析(Syntax Analysis)、语义模型构建和代码生成四个过程,但并非所有环节都是必需的。尽管本文未将语义分析作为独立环节,但其作为编译过程的重要步骤,通常伴随语法分析进行,或作为语义模型构建环节的子环节。需注意的是,上述四个流程是一种逻辑抽象,类似于微服务架构中的分层(如数据访问层、业务逻辑层),体现了对代码的责任划分。从外部视角看,编译器表现为单一实体,其输入为DSL脚本,输出可为语义模型实例、业务操作结果或生成的代码。此外,各环节并非完全呈线性输入/输出关系:词法分析与语法分析具有明确的输出/输入依赖,而语义模型构建与语法分析可能并行执行,具体取决于目标DSL的结构形态和复杂度。  

        了解了DSL编译器的基本组成和工作流程后,接下来的让我们对其中的重点组件进行更详细的解释,请读者移步下一章。

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