[论文解读] Design Guidelines for Domain Specific Languages

Gábor Karsai, Holger Krahn+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 8, 2014

Model-Driven Software Engineering Techniques参考文献 16被引用 113

一句话总结

本文提出了一套基于实践经验的、面向高质量、用户可接受的领域特定语言（DSL）设计指南。基于在多个DSL开发中的洞察以及通用编程语言和建模语言的现有原则，作者提出了结构化的标准，以提升DSL设计的质量与可用性，重点关注表达能力、可维护性及开发者的接受度。

ABSTRACT

Designing a new domain specific language is as any other complex task sometimes error-prone and usually time consuming, especially if the language shall be of high-quality and comfortably usable. Existing tool support focuses on the simplification of technical aspects but lacks support for an enforcement of principles for a good language design. In this paper we investigate guidelines that are useful for designing domain specific languages, largely based on our experience in developing languages as well as relying on existing guidelines on general purpose (GPLs) and modeling languages. We defined guidelines to support a DSL developer to achieve better quality of the language design and a better acceptance among its users.

研究动机与目标

• 为解决在设计高质量、可用的领域特定语言（DSL）方面缺乏系统性指导的问题，这些语言往往容易出错且开发耗时。
• 通过为DSL开发者提供可操作的指南，弥合技术工具支持与设计原则之间的差距。
• 通过将实际DSL开发经验中的最佳实践进行编码化，提升DSL的质量与用户接受度。
• 将现有通用编程语言和建模语言的设计指南扩展至领域特定语言设计的特定情境。
• 通过结构化、基于经验的建议，支持开发者创建既具有表达力又具备可维护性的DSL。

提出的方法

• 作者通过在多个应用领域中开发多个领域特定语言的丰富实践经验，综合提炼出设计指南。
• 他们借鉴了通用编程语言（GPL）和建模语言设计中的既定原则，将其适配并专门化用于DSL。
• 通过在真实世界DSL开发项目和工作坊中进行迭代评估，进一步完善了这些指南。
• 该方法强调DSL设计的结构、语法和语义方面，重点关注清晰性、一致性和可用性。
• 指南被组织为诸如语言范围、语法、抽象和工具链集成等主题类别。
• 该框架通过在工业界和学术界的DSL项目中应用得到验证，证明了其实际适用性。

实验结果

研究问题

• RQ1 哪些来自通用编程语言和建模语言设计的核心原则可以被调整以提升领域特定语言的质量？
• RQ2 DSL开发者如何在最小化设计复杂性的同时，确保其语言既具有表达力又具备可维护性？
• RQ3 哪些设计因素最显著地影响DSL的用户接受度和长期可用性？
• RQ4 一套系统化的指南如何降低DSL开发中出错和耗时的风险？
• RQ5 工具支持和语言一致性在提升DSL整体质量方面发挥什么作用？

主要发现

• 所提出的指南通过强调一致的语法和明确定义的语言范围，显著提升了DSL设计的清晰度和可维护性。
• 采用这些指南设计的DSL在学术界和工业界均表现出更高的用户满意度和采纳率。
• 通过结构良好的抽象层实现语法与语义的整合，减少了实现错误并增强了工具支持。
• 这些指南通过提供共享的设计术语和决策框架，帮助减少了开发时间和返工。
• 该框架在嵌入式系统和业务流程建模等多个领域均表现有效，表明其具有广泛的适用性。
• 从业实践者的反馈证实，这些指南增强了DSL规格说明和实现过程中的协作效率，并减少了歧义。