Typ-sichere DSLs

Typ-sichere DSLs
Mit Xtext/TS, Xtend, Groovy und
anderen Sprachen
Werner Keil

Eclipse DemoCamp Berlin
20. Juni 2012

Zielsetzung

ARITHMETISCHE ODER
DATENTYP FEHLER BEI DSL
NUTZUNG VERMEIDEN
2 © 2007-2012 Creative Arts & Technologies

Überblick
• Einleitung
• Was ist eine DSL?
• Interne und Externe DSLs
• Type-Sicherheit

• Einheiten im Gesundheitswesen
• Unit-API, UOMo
• UCUM, HL7, Groovy in der Gesundheitsbranche

• Andere Sprachen
• Jython/WLST
• Xtext/Xbase/Xtend
• Scala, Fantom, F#

• Demo
• Q&A

Was bin Ich?
Werner Keil

• Consultant – Coach
• Creative Cosmopolitan
• Open Source Evangelist
• Software Architect
• Java Godfather
• UOMo Lead
• …
Twitter @wernerkeil


Was ist eine DSL?
• Eine DSL ist eine Computersprache (Spezification,
Modellierung, Programmierung,…) angepasst an
eine bestimmte Domäne. Doch was ist eine
Domäne? (siehe nächste Seite;-)
• DSL Beispiele: SQL, CSS, Sawzall (Google)
• Gewinn von Aussagekraft und
Benutzerfreundlichkeit (kann u.U. Bis zur
Entwicklung durch Endbenutzer führen)
• Gewinn von Produktivität
• Geringerer Wartungsaufwand und -kosten

Was ist eine Domäne?
Real-Time Business
Systems Systems

Requirements

Specification

Aircraft Patient Insurance
control Management Management Implementation
systems Systems Systems

Deployment


Internal Domain Specific Languages
• Sprachen mit Hilfe syntaktischer Elemente der
darunter liegenden Sprache/Umgebung
• Im Fall von Java, eine DSL verwendet Java
Klassen und Methoden
• Bei anderen JVM-basierenden Sprachen ist es in
der Regel ähnlich, meist wird Java Code oder
Klassen generiert


External Domain Specific Languages
• Externe DSLs
• Geschriebern in einer eigenen Sprache als der darunterliegenden (Host)
Sprache der Anwendung
• Umgewandelt mit Hilfe eines Compilers, Parsers oder Interpreters

• Kann auch enthalten
• XML Konfigurationsdateien
• Textdateien zur Konfiguration
• Eigene Sprachen (Meta-DSLs)


Typ-Sicherheit
• Java hat keine stark typisierten Primitiven
Datentypen (wie etwa Ada).
• Zwecks Performance nutzen die meisten
Entwickler Primitive Datentypen an Stelle der
entsprechenden Objekt-Typen.
• Primitive Datentypen in Argumenten führen oft zu
Namensverwirrung (Methoden mit ident wirkender
Signatur)


Was haben diese Vorfälle gemeinsam?
• Patriot Missile
Ungenaue Berechnung der Zeit, die seit dem Start
verging verursachte den Absturz.
• Ariane 5 Explosion
Floating point Zahl die in einen Wert umgewandelt
wurde, der den verfügbaren 16 bit signed integer
überstieg.


Was haben diese Vorfälle gemeinsam?
• Gimli Glider (Beinahe Disaster)
Treibstoffmenge falsch berechnet wegen Fehlinterpretation des gerade
eingeführten Metrischen Systems in Kanada, statt des Britischen Imperial
System of Units
• Mars Orbiter
Vorläufige Erkenntnisse deuten darauf hin, dass ein Team Englische
Einheiten (e.g. inches, feet and pounds) benutzte, während andere Teams
Metrische Einheiten zur Steuerung der Raumsonde nutzten.
• NASA lost a $125 million Mars orbiter because a Lockheed Martin engineering team used English
units of measurement while the agency's team used the more conventional metric system for a key
spacecraft operation
• A credible source disclosed, there was a manual step with an outsourced person to convert these
calculations between the different teams, and NASA budget cuts caused them to fire him and have the
wrong, unpatched data transmitted!!!
• This also underlines the added risk when 3rd party contractors are involved or projects are developed
Offshore


Unit Tests helfen hier selten…
Dem Namen zum Trotz
• Alle Beispiele illustrieren 3 Kategorien von Fehlern,
die man mit Unit Tests nur schwer aufspüren kann:
• Schnittstellen-Fehler (z.B. millisecond/second, radian/degree, meters/feet).
• Arithmetische Fehler (z.B. overflow).
• Konvertierungsfehler.


SQL Beispiel mit Fehlern
StringBuilder sql = new StringBuilder();
sql.append("SELECT o.sum,(SELECT first_name,last_name");
sql.append(" FROM person p");
sql.append(" WHERE o.person_id=p.id) AS
client");
sql.append(" FROM order o");
sql.append("WHERE o.id = "+orderId);
sql.append(" AND o.status_code IN (?,?)");
PreparedStatement stmt =
conn.prepareStatement(sql.toString());
stmt.setString(1, "PAID");

//...


Typ-sicheres SQL Beispiel
Person p = new Person();
List<Tuple<String, Integer, Date>> rows =
new QueryBuilder(datasource)
.from(p)
.where(gt(p.height, 170))
.select(p.name, p.height, p.birthday)
.list();
for (Tuple<String, Integer, Date> row : rows) {
String name = row.v1;
Integer height = row.v2;
Date birthday = row.v3;
System.out.println(
name + " " + height + " " + birthday);
}

Unit-API | Operationen

Ergebnis mit
Gleicher Dimension Anderer Dimension

Binäre Operationen Binäre Operationen

add(double) od. (long) root(int)

multiply(double) od. (long) power(int)

divide(double) od. (long) multiply(Unit)

compound(Unit) divide(Unit)

Unäre Operationen

inverse()

UOMo UCUM

Unified Code for Units of Measure
Unified Code for Units of Measure ist inspiriert und stark
beeinflusst von
• ISO 2955-1983
• ANSI X3.50-1986
• HL7's Erweiterungen namens ISO+


HL7 DSL
def mySegment = ... // assignment to another
NK1 segment instance
def group = message.PATIENT_RESULT(0).PATIENT
group.NK1(0) = 'abc' // syntax error!
msg1.NK1(0) = mySegment // syntax error!
msg1.NK1(0).from(mySegment) // works!

def nk1 = message.PATIENT_RESULT(0).PATIENT.NK1(0)
def otherNk1 = message.PATIENT_RESULT(0).PATIENT.NK1(0)
nk1[4] = otherNk1[4] // copy address
nk1[4][4] = otherNk1[4][4] // copy state or province
only
nk1[4][4].from(otherNk1[4][4])// equivalent
nk1[4][4] = 'NY' // set state or province directly


Healthcare DSL mit Groovy

DEMO

Jython
/** * Java calculator class that contains two simple
methods */
public class Calculator {
public Calculator(){ }
public double calculateTip(double cost, double
tipPercentage) {
return cost * tipPercentage;
}
public double calculateTax(double cost, double
taxPercentage) {
return cost * taxPercentage;
}
}


Jython (2)
import Calculator
from java.lang import Math
class JythonCalc(Calculator):
def __init__(self):
pass
def calculateTotal(self, cost, tip, tax):
return cost + self.calculateTip(tip) + self.calculateTax(tax)
if __name__ == "__main__":
calc = JythonCalc()
cost = 23.75
tip = .15
tax = .07
print "Starting Cost: ", cost
print "Tip Percentage: ", tip
print "Tax Percentage: ", tax
print Math.round(calc.calculateTotal(cost, tip, tax))


Jython (3)

Result
Starting Cost: 23.75
Tip Percentage: 0.15
Tax Percentage: 0.07
29


Scala, Fantom, F#
• Scala
• Functional programming language. Type-safe, as the company driving it was
called.
• Very popular for DSLs

• Fantom
• Functional programming language
• Units of Measurement support built in.
• Runs on both JVM and CLR

• F#
• Functional programming language
• Units of Measurement support built in.


Scala und Fantom Beispiele

DEMO

Links

Eclipse – Project UOMo
http://www.eclipse.org/uomo/

Units of Measurement API
http://www.unitsofmeasurement.org

UCUM
http://www.unitsofmeasure.org

Links (2)

OpenHealth Project
http://www.openhealth.org

Groovy DSL Example
http://groovy.dzone.com/news/domain-
specific-language-unit-

Jython
http://www.jython.org

Links (3)

Xtext
http://www.eclipse.org/xtext

Scala DSLs
http://www.scala-lang.org/node/1403

Fantom
http://fantom.org/

Kontakt

werner@catmedia.us
oder
uomo@catmedia.us

Twitter: @wernerkeil
Hashtag #EclipseUOMo

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