Simpl: A toolkit for domain-specific language development in enterprise information systems

Abstract

Domain specific languages (DSLs) are languages designed with the specific purpose of developing or configuring part of a software system using concepts that are close to those of the system's application domain. Documented benefits of DSLs include increased development productivity, flexibility and maintainability, as well as separation of business and technical aspects allowing in some cases non-technical stakeholders to closely partake in the software development process. DSLs however comes at a potentially non-negligible cost, that of creating and maintaining DSL implementations. These costs can be reduced by means of specialized tools that support the creation of parsers, analyzers, code generators, pretty-printers, and other functions associated with a DSL.

This thesis deals with the problem of enabling cost-effective DSL-based development in the context of Enterprise Information Systems (EIS). EISs are generally built using application frameworks and middleware. Accordingly, it must be possible to package the DSL implementation as a module that can be called from either the build system or from the enterprise system itself. Additionally, the DSL tool should be accessible to enterprise system developers with little or no expertise in development of programming languages and supporting tools, such as Integrated Development Environments.

The central contribution of the thesis is Simpl, a DSL toolkit designed to meet the needs of enterprise software development. Simpl builds up on top of existing tools and programming languages, and introduces the following features: a grammar description language that supports the generation of both the parser and the data types for representing abstract syntax trees; support for lexer states that add context-sensitivity to lexer in a controlled manner; a pretty-printing library; an IDE framework; and an integration layer that combines all components into a single whole and minimizes the need for boilerplate code.Valdkonnaspetsiifilised programmeerimiskeeled (domain specific language, DSL) on keeled, mis on välja töötatud kasutamiseks mingis konkreetses rakendusvaldkonnas. Spetsialiseerumine võimaldab DSLis kasutada konstruktsioone, mis sobivad hästi antud valdkonna mõistete esitamiseks. DSLide kasutamine annab võrreldes üldotstarbeliste keeltega mitmeid eeliseid nagu näiteks kõrgem tarkvaraarenduse efektiivsus ning paindlikum ja hästi hooldatav lõpptulemus. Samuti saavad DSLide abil tarkvaraarenduses osaleda ka isikud, kelle tehnilised oskused ei ole piisavad üldotstarbelistes keeltes programmeerimiseks, näiteks süsteemianalüütikud, lõppkasutajad jne. Teisest küljest kaasnevad DSLide kasutamisega ka kulutused DSLide välja töötamiseks ning haldamiseks. DSL-põhist tarkvaraarendust saab muuta efektiivsemaks, kasutades DSLide realiseerimiseks spetsiaalseid tööriistu.

Käesoleva väitekirja fookuses on kuluefektiivne DSLide kasutamisel põhinev ettevõttetarkvara arendus. Ettevõtteinfosüsteemid realiseeritakse tüüpiliselt raamistike ja valmiskomponentide abil. Seega peab olema võimalik pakendada DSLi realisatsioon moodulina, mida on võimalik välja kutsuda kas ehitussüsteemist või EISist endast. DSLi realiseerimise tööriist peab sobima kasutamiseks ka tarkvaraarendajatele, kellel ei ole kogemusi programmeerimiskeelte ja neid toetavate vahendite arendamiseks.

Töö olulisemad väited on järgmised. Esiteks, ettevõttetarkvara arendamisel on oma spetsiifika, mis seab nõudeid DSLidele ning nende realiseerimiseks kasutatavatele tööriistadele. Teiseks, enamik populaarseid tööriistu, eriti integreeritud tööriistu, mis katavad ära kogu DSLi realiseerimiseks vajaliku tegevuste spektri, ei rahulda vähemalt osaliselt neid nõudeid. Kolmandaks, me demonstreerime, et on võimalik töötada välja DSL tööriist, mis on sobiv ettevõtteinfosüsteemide arendamiseks ning mis pakub olemasolevate tööriistadega võrreldavat kasutusmugavust.valdkonnaspetsiifilised keeledettevõttedhaldusinfosüsteemiddomain specific languagesenterprisesmanagement information systems