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DSL(領域特定語言)是Kotlin所帶來的強大語法特性之一罕伯，也是Java中所不存在的功能梨与，JetBrain也基于DSL開發(fā)出了眾多的開源庫鸣驱，Kotlin的開發(fā)者可以使用DSL來重構許多已有的代碼吏口，甚至有可能做到徹底拋棄HTML，XML雕擂，SQL等代碼的地步啡邑。
現(xiàn)代編程語言已經越來越向自然語言靠攏，因此學習使用一個語法特性并非難事井赌，所以本文將延續(xù)本專題的風格：“理論先行”谤逼，重點在于詳細講解DSL在Kotlin中的實現(xiàn)原理贵扰，以及如果我們使用DSL怎樣去構建一套合理的API，而如何去使用已有的DSL庫流部，這個根據(jù)不同的開發(fā)需求因人而異戚绕，本文會簡單介紹，但不是重點枝冀；文章將會先解釋到底什么是DSL舞丛，再來詳細講解DSL的兩大原理——帶接收者的lambda和invoke約定，最后簡單介紹一些好用的基于DSL的開源庫果漾。

DSL的簡單介紹

文章開頭我們就已經提到瓷马，DSL是領域特定語言的英文縮寫。那到底什么是領域特定語言跨晴？我們最常使用的領域特定語言就是SQL以及正則表達式，SQL和正則表達式都只能解決它們特定領域內的問題片林，SQL用于數(shù)據(jù)庫操作端盆，而正則表達式則是用來處理文本字符串，它們也都有自己的語法费封，但是你無法使用它們在計算機上編寫完整的程序焕妙；所以它們并不是我們常規(guī)意義上理解的“編程語言”，那些有能力在計算機上編寫幾乎任何程序的編程語言弓摘，諸如焚鹊，Kotlin，Java韧献，Python等等我們有一個專業(yè)術語來定義它們末患，叫做圖靈完備語言，而上面介紹的那些DSL就不是圖靈完備的锤窑。

Kotlin中的DSL

我們如果要在我們編寫的程序中使用DSL璧针，需要把它們保存到一個文本字符串內，然后再通過調用源編程語言的函數(shù)（方法）渊啰，將它們作為參數(shù)傳入進去探橱，然后它們才能得到執(zhí)行，不妨回憶一下我們是如何在Java中使用SQL和正則表達式的绘证；這樣的使用方式最大的缺點就是內嵌在源編程語言中的DSL隧膏，無法在編寫過程中獲得IDE的錯誤提示，也無法在編譯期獲得語法錯誤檢查嚷那，哪怕只是輸錯一個字母胞枕，都將導致運行時的執(zhí)行失敗，因此我們原先使用DSL的方式是不安全的车酣。
既然將DSL作為文本字符串直接內嵌在源編程語言的代碼中是不安全的曲稼，那有沒有可能使用某種方式索绪，讓它們和源編程語言在一定程度上掛鉤，這樣既方便使用贫悄，又能讓它們得到IDE的錯誤提示和編譯期的語法檢查瑞驱？這也是一些編程語言社區(qū)內討論過很多的概念——內部DSL；如果你是inteliJ IDEA的用戶窄坦，其實也早就使用過內部DSL了唤反，當你在編寫Gradle的規(guī)則文件的時候，使用的就是Groovy語言的內部DSL（當然鸭津，目前Gradle文件已經支持使用Kotlin DSL來編寫彤侍。）
使用內部DSL編寫出來的代碼，和它們的源編程語言是一樣的逆趋，比如說Kotlin代碼文件的擴展名是.kt盏阶，而使用Kotlin DSL編寫出來的代碼的文件也是.kt，因為它本質上就是Kotlin代碼闻书，因此它也可以存在于任何.kt文件中和普通Kotlin代碼混編名斟；那普通Kotlin代碼和Kotlin DSL之間到底有什么明顯的界限？實際上并沒有（《Kotlin in Action》的作者在書中說：判斷的標準應該主觀到：“當我看見它的時候魄眉，就知道它是一個DSL”砰盐。），DSL看起來特殊的語法其實是由Kotlin中的兩種語法特性——帶接收者的lambda和invoke約定坑律，來提供支持岩梳，關于這兩者，后文會有具體討論晃择。

Kotlin DSL的例子

我們來舉一個Kotlin DSL的例子冀值，如果我們使用JetBrain構建Android UI的開源庫Anko的話，我們可以用DSL重構一份XML代碼藕各；我們先來看看XML：

        <LinearLayout
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="match_parent"
            android:padding="30dp"
            android:orientation="vertical" >
            
            <EditText
                android:layout_width="wrap_content"
                android:layout_height="wrap_content"
                android:hint="Name"
                android:textSize="24sp" />

            <EditText
                android:layout_width="wrap_content"
                android:layout_height="wrap_content"
                android:hint="Password"
                android:textSize="24sp" />

            <Button
                android:layout_width="wrap_content"
                android:layout_height="wrap_content"
                android:text="Login"
                android:textSize="26sp" />
            
        </LinearLayout>

如果換成DSL來編寫如下：

    lineatLayout {
        orientation = LinearLayout.VERTICAL
        padding = dip(30)
        editText {
            hint = "Name"
            textSize = 24f
        }.lparam(wrapContent, wrapContent)
        editText {
            hint = "Password"
            textSize = 24f
        }.lparam(wrapContent, wrapContent)
        button("Login") {
            textSize = 26f
        }.lparam(wrapContent, wrapContent)
    }

即使你不是Android開發(fā)者池摧，也可以輕易的看出兩者的異同，XML中的元素：LinearLayout, EditText激况，Button等的層級嵌套關系和DSL中的完全一至作彤，屬性的賦值也是應有盡有；這說明乌逐，如果你想把當前的一些編寫起來不那么方便的代碼竭讳，遷移到基于Kotlin DSL的庫，大多數(shù)情況下其實學習成本并不高浙踢，實際上變化的只是一些簡單的語法規(guī)則绢慢。
我們在開始下一節(jié)之前，先來看看這一段DSL代碼，做一個簡單的分析胰舆，并提出幾個問題骚露。我可以首先先告訴大家一個結論，linearLayout {}缚窿，editText {}棘幸，button {}，這些東西全部都是Kotlin高階函數(shù)倦零，而orientation和padding這些都是Kotlin中的屬性误续；學習過Kotlin的高階函數(shù)的你應該知道，linearLayout {}大括號的內部實際上是一個lambda表達式扫茅，它作為一個參數(shù)蹋嵌，被傳遞給了函數(shù)linearLayout，而在這個lambda表達式的外部葫隙，你是無法引用到orientation和padding屬性的栽烂，同理，在editText {}的lambda表達式的外部恋脚，也是無法引用到hint和textSize屬性的愕鼓。因為orientation是LinearLayout類的屬性，而hint和textSize是EditText類的屬性慧起；這也就說明在這些lambda表達式的內部，持有了一個對這些類型對象的引用册倒；而這樣的lambda表達式就是帶接收者的lambda蚓挤。

深入理解帶接收者的lambda

對象調用其對應的類內部的方法，是所有有面向對象編程經驗的開發(fā)者都知道的原則驻子，但這里要講清楚帶接收者的lambda灿意，還是要從這里講起。我們先來看下面的例子：

class A {
    fun function1() {
        function2()
    }
    
    fun function2() {
        // do something...
    }
}

// 擴展函數(shù)
fun A.function3() {
    function1()
    function2()
}

fun main(args: Array<String>) {
    val a = A()
    a.function1()
    a.function2()
    a.function3()
}

代碼很基礎崇呵，function1和function2都是A的成員函數(shù)缤剧，在function1中可以直接調用function2，即在同一個類的方法中可以直接調用另一個方法域慷，而在A的外面荒辕，我們則需要創(chuàng)建一個A的對象來調用function1和function2；因為在A的內部犹褒，所有的成員（變量/函數(shù)）都持有一個A類型對象的引用抵窒，而在A的外部，在調用這些成員的時候叠骑，我們需要知道調用它的到底是哪一個對象李皇，這是最基本的類和對象之間的關系，我就不再多說了宙枷。但在Kotlin中唯一的例外就是擴展函數(shù)掉房，在擴展函數(shù)中調用其接收者的成員函數(shù)（或屬性）可以直接調用茧跋，這是因為在A的外部調用它的擴展函數(shù)，需要一個A的對象卓囚。學過高階函數(shù)和lambda編程后我們都知道瘾杭，函數(shù)和lambda在很多時候可以認為是同一種東西，都可以把它們看作是一種有類型的（類型由參數(shù)類型捍岳，數(shù)量富寿，順序以及返回值類型來確定）可被執(zhí)行，且可以被保存在一個變量中的代碼段锣夹；所以帶接收者的lambda在某些時候可以認為和擴展函數(shù)是等價的（注意页徐，只是某些時候，因為lambda和函數(shù)在被編譯成.class字節(jié)碼以后是不同的银萍，這是另一個話題变勇，這里不再展開了），假如我們要定義一個A類型作為接收者類型且一個Int類型作為參數(shù)贴唇，無返回值的帶接收者的lambda搀绣，就可以像如下這樣定義：

val receiver: A.(Int) -> Until = {
    // do something...
}

如果我們要調用執(zhí)行這個lambda：

val a = A()
a.receiver(3)

所以Part 1中介紹的那些諸如linearLayout {}，editText {}戳气，button {}這些函數(shù)链患，都是以一個帶接收者的lambda作為參數(shù)的普通內聯(lián)函數(shù)，讓我們以editText {}為例來看看它是如何定義的：

inline fun ViewManager.editText(init: (@AnkoViewDslMarker android.widget.EditText).() -> Unit): android.widget.EditText {
    return ankoView(`$$Anko$Factories$Sdk25View`.EDIT_TEXT, theme = 0) { init() }
}

inline fun <T : View> ViewManager.ankoView(factory: (ctx: Context) -> T, theme: Int, init: T.() -> Unit): T {
    val ctx = AnkoInternals.wrapContextIfNeeded(AnkoInternals.getContext(this), theme)
    val view = factory(ctx)
    view.init()
    AnkoInternals.addView(this, view)
    return view
}

看起來有點復雜瓶您，啟示拆開來看其實很簡單麻捻，首先這是一個擴展函數(shù)，接收者是ViewManager呀袱，這樣就限制了這個函數(shù)的調用范圍贸毕，即只能在某個父布局中被調用，隨后我們看到參數(shù)init就是一個標準的帶接收者的lambda夜赵，而init在函數(shù)內部調用ankoView函數(shù)的時候又會在它的lambda參數(shù)中被調用明棍，ankoView函數(shù)用來生成一個EditText對象，至于內部的原理寇僧，我們不去分析摊腋，而editText函數(shù)又會將這個EditText對象返回，便于函數(shù)的調用者獲取這個對象的引用嘁傀；最后我們看到歌豺，整個函數(shù)加了inline修飾符，即被聲明成內聯(lián)的心包，這樣就保證了DSL API的執(zhí)行效率类咧，而執(zhí)行init這個帶接收者lambda的ankoView實際上也是ViewManager的擴展函數(shù)，而且它也是內聯(lián)的，這里不再做過多的源碼深入痕惋。我們簡單的體驗了一下如何聲明一個DSL API区宇，從Anko來看，實際上就是以下三點：

• 1.使用擴展函數(shù)來限制函數(shù)的調用范圍
• 2.使用帶接收者的lambda來保證API中的嵌套關系
• 3.使用inline修飾符值戳，把這些有l(wèi)ambda表達式作為參數(shù)的函數(shù)聲明成內聯(lián)的來保證執(zhí)行效率
  我們這里再詳細說一下第二點议谷。
  我們在編寫HTML和XML的時候，其中一點非常重要堕虹，那就是嵌套關系卧晓；這些嵌套關系即保證了這些元素之間的包含和被包含的關系，又保證了HTML或XML的可讀性赴捞；以使用XML來編寫Android UI為例逼裆，如果不使用XML，而是直接編寫Java代碼的話赦政，也是可行的胜宇，但是我們只能使用Java那種從上到下不停new出一個對象，然后用對象不停調用不同方法的辦法來創(chuàng)建UI恢着，當然也是可行的桐愉，但是這幾乎可以說是讓代碼的可讀性瞬間歸零，這樣編寫代碼即容易出錯掰派，后期也幾乎不可維護从诲。但是現(xiàn)在Kotlin有了帶接收者的lambda，我們可以在保留嵌套關系的同時靡羡，使用Kotlin這樣的圖靈完備語言來編寫我們需要的UI盏求，這樣就實現(xiàn)了Part 1中提到的內部DSL的全部優(yōu)點。

函數(shù)式的對象的invoke約定

Kotlin的約定有很多種亿眠，而比如使用便捷的get操作，以及重載運算符等等磅废，invoke約定也僅僅是一種約定而已纳像；我們可以把lambda表達式或者函數(shù)直接保存在一個變量中，然后就像執(zhí)行函數(shù)一樣直接執(zhí)行這個變量拯勉，這樣的變量通常聲明的時候都被我們賦值了已經直接定義好的lambda竟趾，或者通過成員引用而獲取到的函數(shù)；但是別忘了宫峦，在面向對象編程中岔帽，一個對象在通常情況下都有自己對應的類，那我們能不能定義一個類导绷，然后通過構造方法來產生一個對象犀勒，然后直接執(zhí)行它呢？這正是invoke約定發(fā)揮作用的地方。

class A(val str: String) {
    operator fun invoke() {
        println(str)
    }
}

fun main(args: Array<String>) {
    val a = A("Hello")
    a()
}

輸出：Hello

我們只需要在一個類中使用operator來修飾invoke函數(shù)贾费，這樣的類的對象就可以直接像一個保存lambda表達式的變量一樣直接調用钦购，而調用后執(zhí)行的函數(shù)就是invoke函數(shù)。
我們還有另一種方式來實現(xiàn)可調用的對象褂萧，即讓類繼承自函數(shù)類型押桃，然后重寫invoke方法：

class A : (String) -> String {
    override fun invoke(str: String): String {
        println(str)
        return str
    }
}

fun main(args: Array<String>) {
    val a = A("Hello")
    println(a())
}
輸出：Hello
Hello

直接讓一個類繼承自函數(shù)類型，這樣invoke的函數(shù)類型就和繼承的類型一致了导犹，我們也可以像上面那樣直接調用A類的對象唱凯，最終會執(zhí)行invoke函數(shù)。
使用invoke約定可以構建出什么樣的DSL API呢谎痢？在Anko中好像還沒有發(fā)現(xiàn)這樣的例子磕昼，但是在Gradle的構建腳本中這樣的例子就比較常見：

dependencies.compile("junit:junit:4.11")
dependiences {
    compile("junit:junit:4.11")
}

dependiences實際上就是一個對象，它既可以直接調用compile方法舶得，又能在它的lambda表達式參數(shù)內調用compile掰烟，可見dependiences也是一個使用了invoke約定的類的對象，而它接收的是一個帶接收者的lambda表達式作為函數(shù)參數(shù)沐批。
帶接收者的lambda和invoke約定是支撐Kotlin DSL的兩大語法特性纫骑，但實際上在Kotlin中眾多的語法糖中，還有許多特性為你設計DSL的優(yōu)雅語法提供了可能九孩，這其中包括了：中輟調用先馆，運算符重載，括號外的lambda等等等等躺彬；我們不妨充分發(fā)散自己的思維煤墙，讓我們使用這些眾多的優(yōu)雅語法構建一個屬于自己的DSL庫，用來解決編程中某一類特定領域的棘手問題宪拥；Json數(shù)據(jù)格式也是一個講究嵌套的數(shù)據(jù)格式仿野，我們能否充分發(fā)揮我們的想象來編寫一個基于DSL的庫，來對Json做點什么呢她君？

那些優(yōu)秀的DSL開源庫

下面介紹的Kotlin DSL開源庫都是Kotlin的親爹JetBrain開發(fā)的脚作，這說明，就目前來看廣大開發(fā)者應該還沒有把DSL的潛力發(fā)揮到極致缔刹，如果您有其它優(yōu)秀的的DSL庫推薦球涛，可以給文章留言。

• 數(shù)據(jù)庫操作：Exposed
  Exposed是JetBrain推出的校镐，可以使用DSL代替SQL來操作數(shù)據(jù)庫的開源庫亿扁，項目地址如下：Exposed
• 動態(tài)構建Android UI：Anko
  Anko也是JetBrain推出的，上文已經提到過了鸟廓；它是一款便于Android開發(fā)者使用Kotlin進行Android開發(fā)的函數(shù)庫从祝，其中襟己，使用DSL動態(tài)構建Android UI只是其中的一部分功能，這個庫的Github地址如下：Anko
• 動態(tài)構建HTML布局：kotlinx.html
  也是JetBrain官方推出的庫哄褒，用來使用DSL來構建HTML布局稀蟋，從它的包名中含有kotlinx就可以看出來，它的受重視程度高于Anko呐赡，基本上屬于Kotlin官方develop kit中的一部分退客，它的Github地址如下：
  kotlinx.html
  除此之外，Gradle已經支持使用Kotlin DSL來編寫構建腳本链嘀，使用Gradle的同學萌狂，也不妨立刻開始嘗試。