1 DSL(domain-specific language)
1.1 DSL的定義
DSL被定義為處理特定領域問題而定義的計算機語言, 與其相對的是GPL(general-purpose language). 通常使用的C/C++, Java, Python都是GPL, 而像make, Gradle, 正則表達式都是DSL. DSL通常被分為內(nèi)部DSL和外部DSL. 外部DSL是指獨立于其他語言的, 獨立實現(xiàn)編譯(或解釋)的領域專用語言; 而內(nèi)部DSL通常是在其他語言的內(nèi)部, 利用宿主語言的語法特性而實現(xiàn)的. gradle是內(nèi)部DSL, 因為其是基于Groovy語言實現(xiàn)的, 而正則表達式是外部DSL, 因為其解釋是(基本)不依賴宿主語言的.
1.2 DSL的優(yōu)勢
DSL為簡化問題提供了便捷的途徑. Gradle使用Groovy語言來做項目配置, 可擴展性大大增強, 能夠在配置中完成定義和動作兩方面的內(nèi)容, 這些在基于XML的配置中是難以實現(xiàn)的. 事實上, 很多配置管理類的項目都完成了類似的事情. 在Web前端領域, 諸如gulp的打包工具, 依托Node.js也實現(xiàn)了配置的可執(zhí)行性. 而宿主語言的DSL能力通常會讓這一思想更優(yōu)雅地表現(xiàn)出來.
2 Kotlin語言中DSL的基礎
2.1 中綴記法
當一個函數(shù)滿足下列條件的時候, 能夠以中綴記法調(diào)用:
- 是成員函數(shù)或者擴展函數(shù)
- 有且僅有一個參數(shù)
- 使用
infix關鍵字修飾
一個典型的中綴記法調(diào)用如下:
// Define extension to Int
infix fun Int.shl(x: Int): Int {
...
}
// call extension function using infix notation
1 shl 2
// is the same as
1.shl(2)
2.2 作為參數(shù)的函數(shù)
在Kotlin中, 實現(xiàn)了函數(shù)是一等公民的思想, 這是函數(shù)式編程語言的基本概念. 同時, Kotlin采用了類型推導的方式來標記函數(shù)的類型, 這和Haskell一類的語言是類似的. 相比于Java和C#語言中強類型的函數(shù)表達式類型, 這種類型推導的記法更加的清晰; 相比Python等弱類型語言, 類型推導能夠讓解釋器做更多的優(yōu)化, 提供了更高的性能.
Kotlin也提供了一個相當有趣的語法, 如果函數(shù)調(diào)用的最后一個參數(shù)是函數(shù), 那么該參數(shù)能夠夠寫到函數(shù)調(diào)用的外部:
// 寫在外部的lambda表達式, 通常這種調(diào)用是為了傳入一個回調(diào)函數(shù)
foo(1, "something") { it ->
do_something(it)
}
再考慮Kotlin的另外一個特性, 僅有一個參數(shù)的lambda表達式的參數(shù)可以省略不寫, 那么代碼會更加的簡潔:
// lambda表達式中的it, 會被解釋為該lambda表達式的參數(shù)
foo(1, "something") {
do_something(it)
}
2.3 擴展函數(shù), function type with receiver
這是一種特殊的函數(shù)類型, 語法為T.() -> K, 代指執(zhí)行T類型的成員方法, 返回K類型的值. 舉一個簡單的例子:
class Person {
fun setName(name: String) { ... }
fun setAge(age: Int) { ... }
}
fun person(foo: Person.() -> Unit): Person {
val person = Person()
html.foo()
return p
}
var jack = person {
this.setName("Jack")
this.setAge(20)
}
// this 是可以忽略的
var bruce = person {
setName("Bruce")
setAge(21)
}
在調(diào)用傳入的函數(shù)時, 需要提供一個T類型的實例, 在執(zhí)行完所有傳入的函數(shù)后, 返回該T類型的實例. 這種語法為Kotlin帶來了較強的DSL能力.
3 Type-Safe Builders
3.1 簡介
Builders是Groovy社區(qū)比較火的概念. Builders允許使用半聲明(semi-declarative)的方法定義數(shù)據(jù), 這種方式十分適合用于XML的生成, UI組件的布局.
Kotlin可以為BUilder是提供類型檢查, 也支持動態(tài)類型的Builders.
一個簡單的Type-Safe Builder的示例(來自官方文檔):
fun result(args: Array<String>) =
html {
head {
title {+"XML encoding with Kotlin"}
}
body {
h1 {+"XML encoding with Kotlin"}
p {+"this format can be used as an alternative markup to XML"}
// an element with attributes and text content
a() {+"Kotlin"}
// mixed content
p {
+"This is some"
b {+"mixed"}
+"text. For more see the"
a() {+"Kotlin"}
+"project"
}
p {+"some text"}
// content generated by
p {
for (arg in args)
+arg
}
}
}
這個Builder可用于生成一段HTML文檔.
3.2 具體實現(xiàn)
本節(jié)以上述XML Builder說明建立Builder的一般方法.
通過2.3節(jié)的例子, 可以使用lambda表達式來表達層級關系和子節(jié)點:
fun html(init: HTML.() -> Unit): HTML {
val html = HTML()
html.init()
return html
}
在HTML類中實現(xiàn)head, body成員方法, 將能夠實現(xiàn)html級別文檔的構造; 而head和body也可以用類似的方法去添加子元素. 為了實現(xiàn)添加子元素的功能, 定義一個通用函數(shù):
protected fun <T : Element> initTag(tag: T, init: T.() -> Unit): T {
tag.init()
children.add(tag)
return tag
}
此時, 可以很方便地實現(xiàn)head和body, 如下所示, 其中Head和Body是對應的類.
fun head(init: Head.() -> Unit) = initTag(Head(), init)
fun body(init: Body.() -> Unit) = initTag(Body(), init)
至此, 已經(jīng)能夠處理所有的元素節(jié)點, 對于文本節(jié)點, 需要特別地對待. 示例代碼中, 使用+完成了文本到函數(shù)調(diào)用的轉換(花括號是lambda表達式, 其中的內(nèi)容為函數(shù)調(diào)用, 只有通過函數(shù)調(diào)用并用某種方法接受該文本, 文本才能被添加到Builder中). 這個+是Kotlin中String類的一個前綴操作符unaryPlus, 其實現(xiàn)如下:
fun String.unaryPlus() {
children.add(TextElement(this))
}
而帶屬性的節(jié)點需要額外的參數(shù)傳入屬性信息, 例如對于錨點節(jié)點, 可以如下實現(xiàn):
fun a(href: String, init: A.() -> Unit) {
val a = initTag(A(), init)
a.href = href
}
至此, 一個樸素的XML生成器已經(jīng)完成. 完整的代碼, 可以參考Kotlin 官網(wǎng)
4 DSL的應用
4.1 when語法的改良實現(xiàn)
此節(jié)內(nèi)容來自知乎專欄 - Kotlin雜談(二) - 以DSL重新打造when
Kotlin使用when關鍵字代替了通常語言里的switch關鍵字, 并且提供了更強的特性. 但是其仍無法實現(xiàn)類似SQL中case表達式的模式, 即:
when {
1 > 5 -> print("something") // OK
}
when (1) {
> 5 -> print("something") // Error
}
問題的關鍵是在when(arg)表達式的內(nèi)部, 無法引用arg. 可以通過類似3節(jié)中的構造方法來構造DSL解決這個問題, 判斷條件的結果作為判斷條件回調(diào)函數(shù)是否執(zhí)行的依據(jù).
fun <T: Comparable<T>> ewhen(target: T, tester: Tester<T>.() -> Unit) {
val test = Tester(target)
test.tester()
test.funFiltered?.invoke() ?: return
}
tester是when下的一系列判斷, 根據(jù)執(zhí)行tester的結果來可以選擇要執(zhí)行的回調(diào), 即funFiltered.
Tester類的實現(xiàn): 原作者的代碼
class Tester<T: Comparable<T>>(val it: T) {
var funFiltered: (() -> Unit)? = null
infix fun Boolean.then(block: () -> Unit) {
if (this && funFiltered == null)
funFiltered = block
}
fun lt(arg: T) = it < arg
fun gt(arg: T) = it > arg
fun ge(arg: T) = it >= arg
fun le(arg: T) = it <= arg
fun eq(arg: T) = it == arg
fun ne(arg: T) = it != arg
fun ct(arg: Collection<T>) = it in arg
fun ct(arg: String) = it as String in arg
fun nc(arg: Collection<T>) = it !in arg
fun nc(arg: String) = it as String !in arg
}
在Tester中, 如果保存一個funFiltered的列表, 將能夠實現(xiàn)瀑布式switch的效果.
4.2 一些賞心悅目的基于DSL的庫
本節(jié)來自知乎專欄 - Kotlin 一個很厲害的 DSL 寫法
4.2.1 Anko
Anko是Kotlin用于安卓界面布局的框架, 使用DSL的方式代替了Activity的XML配置.
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
verticalLayout {
padding = dip(30)
editText {
hint = "Name"
textSize = 24f
}
editText {
hint = "Password"
textSize = 24f
}
button("Login") {
textSize = 26f
}
}
}
4.2.2 JavaFX DSL
class MyView : View() {
private val persons = FXCollections.observableArrayList(
Person(1, "Samantha Stuart", LocalDate.of(1981, 12, 4)),
Person(2, "Tom Marks", LocalDate.of(2001, 1, 23)),
Person(3, "Stuart Gills", LocalDate.of(1989, 5, 23)),
Person(3, "Nicole Williams", LocalDate.of(1998, 8, 11))
)
override val root = tableview(persons) {
column("ID", Person::id)
column("Name", Person::name)
column("Birthday", Person::birthday)
column("Age", Person::age)
columnResizePolicy = SmartResize.POLICY
}
}
