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為什么要使用DSL

DSL是領(lǐng)域?qū)Ｓ谜Z言，常見的DSL有SQL，CSS，Shell等等，這些DSL語言有別于其他通用語言如：C++，Java，C#，DSL常在特殊的場(chǎng)景或領(lǐng)域中使用。如下圖：

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領(lǐng)域?qū)Ｓ谜Z言通常是被領(lǐng)域?qū)＜沂褂茫I(lǐng)域?qū)＜乙话悴皇煜ねㄓ镁幊陶Z言，但是他們一般對(duì)業(yè)務(wù)非常了解，程序員一般對(duì)通用語言比較熟悉，但是在做行業(yè)軟件的時(shí)候?qū)I(yè)務(wù)部了解。這就需要協(xié)作的過程，一種方式是領(lǐng)域?qū)＜彝ㄟ^文檔或者教授的方式把業(yè)務(wù)邏輯傳遞給程序員讓程序員翻譯成業(yè)務(wù)邏輯，而另一種方法，程序員為領(lǐng)域?qū)＜叶ㄖ艱SL，并編寫解釋DSL的環(huán)境嵌入在業(yè)務(wù)系統(tǒng)中。這樣在某塊功能的實(shí)現(xiàn)上，程序員可以不用去關(guān)系具體實(shí)現(xiàn)和業(yè)務(wù)，而領(lǐng)域?qū)＜乙膊挥眠^多的理解程序背后的事情。

這種需求常常出現(xiàn)在OA系統(tǒng)或ERP系統(tǒng)的工作流中。比如說部門申請(qǐng)單的審批，如果是OA產(chǎn)品，那么這個(gè)審批流程將面對(duì)不同企業(yè)各式各樣的審批的條件，一個(gè)企業(yè)中不同的部門審批的條件也不一樣。如果全靠程序在后臺(tái)死寫，那么不可能窮盡用戶的想法，那么遇見這類對(duì)性能要求不高，又需要很強(qiáng)的靈活性的需求，通常會(huì)用到DSL，讓用戶輸入類似的業(yè)務(wù)邏輯：[部門]=”人事部” AND [金額] <= 1000 通過。

在舉個(gè)例子，在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，我們需要判斷一輛車是否在經(jīng)濟(jì)區(qū)中運(yùn)行，這個(gè)業(yè)務(wù)邏輯判斷的因素比較多，常常不是程序員或者產(chǎn)品經(jīng)理可以寫出來的，需要交給車輛專家來編寫。也許會(huì)寫成這樣： ( [天氣]!=”下雨” AND 50< [車速] <= 80 ) OR ( [道路] ==”高速” AND 60< [車速] <= 110 )。這同樣需要我們把他翻譯成我們系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的代碼。

如果上述的功能比較簡(jiǎn)單，DSL也不會(huì)很復(fù)雜，那么我們只需要簡(jiǎn)單的解釋器模式就可以解決。但是如果遇見的業(yè)務(wù)比較復(fù)雜且變化比較多，那么使用工具來解析DSL將是必然的選擇。

常見的語法分析器代碼生成工具有yacc，lexer，antlr，T4等等。yacc采用的是LALR(1)，而antlr采用LL(k)的解析方法。對(duì)詞法分析，語言分析，AST或者編譯原理有了解的話，有助于這些工具的使用。

Antlr的安裝

Antlr可以生成C#，Java'和其他一些語言的解析工具代碼。我這里使用C#做例子，可以在NuGet（Java就是在Maven）中下載最新版本Antlr的DLL，Antlr，Antlr4.Runtime.并且下載Antlr在VisioStudio的項(xiàng)目模板(在VS中Tools->Extensions and Updates)。如果你使用的VS項(xiàng)目模板那么你可以在項(xiàng)目添加g4后綴的文件，antlr詞法和語言生成工具的文法文件都是使用g4為后綴。如下圖，對(duì)于小型項(xiàng)目我們一般使用Combined Grammar，詞法和語法都放在一起。

可以參考如下地址：https://github.com/tunnelvisionlabs/antlr4cs

Clipboard Image.png

在新建的g4中編輯語法，保存并編譯，就會(huì)在項(xiàng)目路徑下的obj\Debug目錄下生成語法解析和詞法解析的基類代碼。

Antlr的語法簡(jiǎn)介

最新的g4版本的語言可以參看官方文檔：，如果需要更加系統(tǒng)的學(xué)習(xí)的話，需要下載最新的antlr4的官方書籍antlr book 4，免費(fèi)的電子書可以百度搜索”The Definitive ANTLR 4 Reference”。

Antlr實(shí)例

以在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，判定車輛是否超速為例子。每個(gè)用戶或者說是企業(yè)都需要管理自己所有的車輛，在業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，也會(huì)對(duì)車輛是否超速給出一個(gè)定義。這個(gè)定義也許不會(huì)想[車速]>80這么簡(jiǎn)單，有時(shí)候還會(huì)出現(xiàn)如下的定義：”(([車速]*10+3)>(200)) && ([企業(yè)ID] == \"123\") && ([時(shí)間]>1200 && [時(shí)間]<1700)”。從這個(gè)例子中可以看出，判定超速的規(guī)則支持四則混合運(yùn)算，還有一些特定的變量如車速，企業(yè)ID，時(shí)間。這中類型的定義是我們系統(tǒng)期望的讓每個(gè)用戶定義的方式。因?yàn)檫@種方式足夠靈活。用戶可以隨意配置。為了實(shí)現(xiàn)這種方式，解釋器模式是一個(gè)可行的方案，但是如果我們使用DSL，則更加靈活和可擴(kuò)展。我們定義的這種DSL，不單單執(zhí)行上述的四則混合運(yùn)算，還必須支持變量。這些變量都是我們?cè)谡媸堑南到y(tǒng)運(yùn)行中需要去獲取（數(shù)據(jù)庫(kù)或者緩存）的，也就是說，我們的解析程序首先要獲取這些變量的值，然后再進(jìn)行運(yùn)算，最后得出一個(gè)是否超速的結(jié)果。當(dāng)然隨著我們DSL的解析越來越完善，算法越來越先進(jìn)，支持的變量也許會(huì)更多，也許還會(huì)有道路等級(jí)，天氣因素等算法因子的出現(xiàn)。

要實(shí)現(xiàn)這個(gè)需求首先我們要定義文法，也就是g4文件的內(nèi)容。

注意的是，在一些文法后面用”#”號(hào)定義了一個(gè)名稱，就會(huì)在用于訪問生成的抽象語法樹AST的訪問器中生成該方法，用于訪問當(dāng)這個(gè)規(guī)約被滿足時(shí)候的那個(gè)樹節(jié)點(diǎn)。

grammar ISL;
@header?
{?
???? using System;?
}
@members?
{????}/*?
* Parser Rules?
*/?
/*?
* 表達(dá)式?
*/expression?
??? : NUMBER??????????? #Number????????????
??? | STRING??????????? #String????????????????
??? | VARIABLE??????????? #Variable?
??? | SUB expression??? #SubExpr?
??? | expression op=(MUL|DIV) expression??? #MulDiv?
??? | expression op=(ADD|SUB) expression??? #AddSub?
??? | LEFT_PAREN expression RIGHT_PAREN??????? #Paren?
;equality_expression?
??? : TRUE??????? #LogicalTrue?
??? | FALSE??????? #LogicalFalse?
??? | expression op=(GREATE_THAN | GREATE_EQUAL_THAN | LESS_THAN | LESS_EQUAL_THAN | EQUAL | NOT_EQUAL) expression??? #LogicalOp?
??? | equality_expression op=(LOGICAL_NOT | LOGICAL_AND | LOGICAL_OR | EQUAL | NOT_EQUAL) equality_expression??? #LogicalAndOrNot?
??? | LEFT_PAREN equality_expression RIGHT_PAREN??????? #Paren2?
;/*?
* 返回語句?
*/?
return_statement?
??????? : RETURN equality_expression SEMICOLON??? #Return?
;elseif_list?
??? : elseif+?
??? //| elseif_list elseif?
;elseif?
??? : ELSEIF LEFT_PAREN expression RIGHT_PAREN block?
;if_statement?
??? : IF LEFT_PAREN expression RIGHT_PAREN block?
??? | IF LEFT_PAREN expression RIGHT_PAREN block ELSE block?
??? | IF LEFT_PAREN expression RIGHT_PAREN block elseif_list?
??? | IF LEFT_PAREN expression RIGHT_PAREN block elseif_list ELSE block?
;statement?
??????? : expression SEMICOLON?
??????? | if_statement?
;block?
??? : LEFT_CURLY statement_list RIGHT_CURLY?
??? | LEFT_CURLY RIGHT_CURLY?
;statement_list?
??????? : statement+?
;/*?
* Lexer Rules?
*/VARIABLE : '[車速]' | '[天氣]' | '[時(shí)間]' | '[企業(yè)ID]' | '[用戶ID]';???????????? // 數(shù)字變量?
NUMBER : [1-9][0-9]*|[0]|([0-9]+[.][0-9]+) ;???? // 數(shù)字?
STRING : '"' ('\\"'|.)*? '"' ; // 字符串WS : [ \t\r\n]+ -> skip ; // skip spaces, tabs, newlinesADD : '+' ;?
SUB : '-' ;?
MUL : '*' ;?
DIV : '/' ;?
MOD : '%' ;?
GREATE_THAN : '>' ;?
GREATE_EQUAL_THAN : '>=' ;?
LESS_THAN : '<' ;?
LESS_EQUAL_THAN : '<=' ;?
EQUAL : '==' ;?
TRUE : 'true' ;?
FALSE : 'false' ;?
NOT_EQUAL : '!=' ;?
LOGICAL_AND : '&&' ;?
LOGICAL_OR : '||' ;?
LOGICAL_NOT : '!' ;?
LEFT_PAREN : '(' ;?
RIGHT_PAREN : ')' ;?
LEFT_CURLY : '{' ;?
RIGHT_CURLY : '}' ;?
CR : '\n' ;?
IF : 'if' ;?
ELSE : 'else' ;?
ELSEIF : 'else if' ;?
SEMICOLON : ';' ;?
DOUBLE_QUOTATION : '"' ;?
RETURN : 'return' ;LINE_COMMENT : '//' .*? '\n' -> skip ;?
COMMENT : '/*' .*? '*/' -> skip ;

生成好代碼之后，我們使用Visitor訪問器（參看The Definitive ANTLR 4 Reference這本書）來實(shí)現(xiàn)語法樹的訪問。

public class ISLVisitor2 : ISLBaseVisitor 
    { 
        public override Result VisitNumber(ISLParser.NumberContext context) 
        { 
            Result r = new Result(); 
            r.Value = double.Parse(context.NUMBER().GetText()); 
            r.Text = context.NUMBER().GetText(); 
            return r; 
        }

        public override Result VisitParen(ISLParser.ParenContext context) 
        { 
            Result o = Visit(context.expression()); 
            o.Text = "(" + o.Text + ")"; 
            return o; 
        }

        public override Result VisitParen2(ISLParser.Paren2Context context) 
        { 
            Result o = Visit(context.equality_expression()); 
            o.Text = "(" + o.Text + ")"; 
            return o; 
        }

        public override Result VisitMulDiv(ISLParser.MulDivContext context) 
        { 
            Result r = new Result();

            double left = Convert.ToDouble(Visit(context.expression(0)).Value); 
            double right = Convert.ToDouble(Visit(context.expression(1)).Value);

            if (context.op.Type == ISLParser.MUL) 
            { 
                r.Value = left * right; 
                r.Text = Visit(context.expression(0)).Text + " 乘以 " + Visit(context.expression(1)).Text; 
            }

            if (context.op.Type == ISLParser.DIV) 
            { 
                r.Value = left / right; 
                r.Text = Visit(context.expression(0)).Text + " 除以 " + Visit(context.expression(1)).Text; 
            }

            return r; 
        }

        public override Result VisitAddSub(ISLParser.AddSubContext context) 
        { 
            Result r = new Result();

            double left = (double)Visit(context.expression(0)).Value; 
            double right = (double)Visit(context.expression(1)).Value;

            if (context.op.Type == ISLParser.ADD) 
            { 
                r.Value = left + right; 
                r.Text = Visit(context.expression(0)).Text + " 加上 " + Visit(context.expression(1)).Text; 
            } 
            else 
            { 
                r.Value = left - right; 
                r.Text = Visit(context.expression(0)).Text + " 減去 " + Visit(context.expression(1)).Text; 
            }

            return r; 
        }

        public override Result VisitVariable(ISLParser.VariableContext context) 
        { 
            Result r = new Result(); 
            if (context.GetText() == "[車速]") 
            { 
                r.Text = "車速"; 
                r.Value = TestData.VehicleSpeed; 
            } 
            else if (context.GetText() == "[天氣]") 
            { 
                r.Text = "天氣"; 
                r.Value = TestData.Weather; 
            } 
            else if (context.GetText() == "[時(shí)間]") 
            { 
                r.Text = "時(shí)間"; 
                r.Value = TestData.Now; 
            } 
            else if (context.GetText() == "[企業(yè)ID]") 
            { 
                r.Text = "企業(yè)ID"; 
                r.Value = TestData.EntId; 
            } 
            else if (context.GetText() == "[用戶ID]") 
            { 
                r.Text = "用戶ID"; 
                r.Value = TestData.AccountId; 
            }

            return r; 
        }

        public override Result VisitLogicalFalse(ISLParser.LogicalFalseContext context) 
        { 
            Result r = new Result(); 
            r.Value = false; 
            return r; 
        }

        public override Result VisitLogicalTrue(ISLParser.LogicalTrueContext context) 
        { 
            Result r = new Result(); 
            r.Value = true; 
            return r; 
        }

        public override Result VisitLogicalAndOrNot(ISLParser.LogicalAndOrNotContext context) 
        { 
            Result r = new Result(); 
            if (context.op.Type == ISLParser.LOGICAL_AND) 
            { 
                bool o1 = Convert.ToBoolean(Visit(context.equality_expression(0)).Value); 
                bool o2 = Convert.ToBoolean(Visit(context.equality_expression(1)).Value);

                r.Value = o1 && o2;

                r.Text = Visit(context.equality_expression(0)).Text + " 并且 " + Visit(context.equality_expression(1)).Text; 
            }

            return r; 
        }

        public override Result VisitString(ISLParser.StringContext context) 
        { 
            Result r = new Result();

            r.Value = context.GetText().Replace("\"", ""); 
            r.Text = context.GetText().Replace("\"", ""); 
            return r; 
        }

        public override Result VisitLogicalOp(ISLParser.LogicalOpContext context) 
        { 
            Result r = new Result(); 
            object result = null;

            if (context.op.Type == ISLParser.GREATE_THAN) 
            { 
                double left = Convert.ToDouble(Visit(context.expression(0)).Value); 
                double right = Convert.ToDouble(Visit(context.expression(1)).Value);

                if (left > right) 
                { 
                    result = 1; 
                } 
                else 
                { 
                    result = 0; 
                }

                r.Text = Visit(context.expression(0)).Text + " 大于 " + Visit(context.expression(1)).Text; 
            }

            if (context.op.Type == ISLParser.LESS_THAN) 
            { 
                double left = Convert.ToDouble(Visit(context.expression(0)).Value); 
                double right = Convert.ToDouble(Visit(context.expression(1)).Value);

                if (left < right) 
                { 
                    result = 1;

                } 
                else 
                { 
                    result = 0; 
                }

                r.Text = Visit(context.expression(0)).Text + " 小于 " + Visit(context.expression(1)).Text; 
            }

            if (context.op.Type == ISLParser.EQUAL) 
            { 
                object left = Visit(context.expression(0)).Value; 
                object right = Visit(context.expression(1)).Value;

                if (left is string) 
                { 
                    result = left.ToString() == right.ToString(); 
                } 
                else 
                { 
                    result = Visit(context.expression(0)).Value == Visit(context.expression(1)).Value; 
                }

                r.Text = Visit(context.expression(0)).Text + " 等于 " + Visit(context.expression(1)).Text; 
            }

            r.Value = result; 
            return r; 
        }

        public override Result VisitReturn(ISLParser.ReturnContext context) 
        { 
            Result o = Visit(context.equality_expression()); 
            return o; 
        } 
    }

    public class Result 
    { 
        public string Text { get; set; }

        public object Value { get; set; } 
    }

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            TestISL();

            Console.ReadLine();
        }

        private static void TestISL()
        {
            string text = string.Empty;
            ParseISL("");
        }

        private static void ParseISL(string input)
        {
            input = "return (([車速]*10+3)>(200)) && ([企業(yè)ID] == \"123\") && ([時(shí)間]>1200 && [時(shí)間]<1700);";

            AntlrInputStream inputStream = new AntlrInputStream(input);
            ISLLexer lexer = new ISLLexer(inputStream);

            CommonTokenStream tokens = new CommonTokenStream(lexer);
            ISLParser parser = new ISLParser(tokens);

            IParseTree tree = parser.return_statement();

            //ISLVisitor visitor = new ISLVisitor();
            //object ret = visitor.Visit(tree);

            ISLVisitor2 visitor = new ISLVisitor2();
            Result ret = visitor.Visit(tree);

            //Console.WriteLine(ret);
            Console.WriteLine(ret.Value);
            Console.WriteLine(ret.Text);
            Console.ReadLine();
        }
    }

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最后，點(diǎn)擊這里下載示例。

作者：nick hao

原文鏈接：https://www.cnblogs.com/haoxinyue/p/4225006.html

本文轉(zhuǎn)自博客園網(wǎng)，版權(quán)歸原作者所有。

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