[论文解读] Low-Code Programming Models

Martin Hirzel|arXiv (Cornell University)|May 4, 2022

Software Engineering Research参考文献 39被引用 4

一句话总结

本文通过分析可视化编程、基于演示的编程和基于自然语言的编程，统一了低代码编程模型的研究，识别出领域特定语言和模型-视图-控制器模式作为基础性统一原则。该文提出一个连贯的框架以构建低代码工具，强调可重用组件、元工具和终端用户软件工程，从而赋能公民开发者与专业开发者。

ABSTRACT

Traditionally, computer programming has been the prerogative of professional developers using textual programming languages such as C, Java, or Python. Low-code programming promises an alternative: letting citizen developers create programs using visual abstractions, demonstrations, or natural language. While low-code programming is currently getting a lot of attention in industry, the relevant research literature is scattered, and in fact, rarely uses the term "low-code". This article brings together low-code literature from various research fields, explaining how techniques work while providing a unified point of view. Low-code has the potential to empower more people to automate tasks by creating computer programs, making them more productive and less dependent on scarce professional software developers.

研究动机与目标

• 整合跨不同领域和方法的低代码编程研究碎片化成果。
• 厘清低代码、无代码与终端用户编程之间的区别，将低代码定位为更广泛、更具包容性的范式。
• 识别出统一低代码技术的共同编程模型抽象——尤其是领域特定语言和MVC模式。
• 提出可重用的构建模块和元工具，以加速低代码工具的开发并提升互操作性。
• 倡导在低代码环境中引入终端用户软件工程实践，以确保长期可维护性和质量。

提出的方法

• 分析三种核心低代码技术：可视化编程语言（VPLs）、基于演示的编程（PBD）和基于自然语言的编程（PBNL），聚焦其基本构建单元。
• 提出以领域特定语言（DSLs）和模型-视图-控制器（MVC）模式为基础的统一框架，作为低代码系统的骨干。
• 建议使用元工具（如用于VPLs的Blockly、用于PBD的DreamCoder、用于PBNL的Overnight）来自动化低代码工具的创建。
• 引入元循环工具——即用于构建其他低代码工具的低代码工具——以增强开发者共情能力并实现工具创建的民主化。
• 推荐复用通用UI组件（如代码画布、调色板、配置面板）和共享AI组件（如语义解析器、语言模型），以实现低代码开发的标准化和加速。
• 倡导将终端用户软件工程（EUSE）实践——如版本控制、断言和测试覆盖率——整合到低代码环境中，以支持长期的程序维护。

实验结果

研究问题

• RQ1 在多样化的低代码编程模型之间，其共同的抽象和统一原则是什么？
• RQ2 元工具和元循环设计在多大程度上能加速新低代码平台的开发？
• RQ3 当可视化编程、基于演示的编程和基于自然语言的编程相结合时，它们在哪些方面能够互补？
• RQ4 领域特定语言和模型-视图-控制器模式在实现一致、可组合的低代码系统中扮演什么角色？
• RQ5 如何将终端用户软件工程实践整合到低代码环境中，以确保程序质量与长期可维护性？

主要发现

• 模型-视图-控制器（MVC）模式和领域特定语言（DSLs）作为统一基础，贯穿于可视化编程、基于演示的编程和基于自然语言的编程技术之中。
• 结合低代码技术——例如使用PBD来解决PBNL中的歧义——可弥补单一技术的缺陷，从而提升程序准确性。
• 元工具如Blockly、DreamCoder和Overnight通过自动化重复性实现任务，实现了低代码平台开发的更快、更一致。
• 元循环低代码工具（如VisPRO和Racket）使开发者能够构建和优化自己的低代码工具，从而增强用户共情能力并推动创新。
• 在低代码系统之间复用通用UI组件和AI模块（如语义解析器、语言模型）可提升一致性，缩短开发时间，并改善互操作性。
• 将终端用户软件工程实践（如版本控制、断言和测试覆盖率）整合到低代码环境中，对于确保程序长期可靠性与演进至关重要。