metaprogramming

इस लेख का उद्देश्य सामान्य आईटी समुदाय का ध्यान मेटाप्रोग्रामिंग और उसके सभी रूपों और तकनीकों की ओर आकर्षित करना है। मैंने इस विषय पर जो कुछ भी मुझे पता है, उसका वर्गीकरण एकत्र करने और न केवल सट्टा कार्यों में, बल्कि साधारण अनुप्रयोगों के विकास में भी इसकी प्रयोज्यता दिखाने की कोशिश की। लेकिन यह अधिक संभावना है कि आगे के अध्ययन के लिए एक योजना है और, मुझे आशा है, अधिक सक्रिय चर्चा के लिए एक प्रेरणा।

UPD: नया लेख: जावास्क्रिप्ट उदाहरणों के साथ मेटाप्रोग्रामिंग । और यूट्यूब पर एक लेख पर एक व्याख्यान (व्याख्यान 18 अप्रैल, 2019 को कीव पॉलिटेक्निक संस्थान में "प्रोग्रामिंग पर 100 वीडियो व्याख्यान" ) के हिस्से के रूप में दर्ज किया गया था:



इसलिए, मैं एक वैकल्पिक परिभाषा देने की कोशिश करूंगा: डेटा, उपयोगकर्ता क्रियाओं या अन्य प्रणालियों के साथ सहभागिता के आधार पर सूचना या कोड में गतिशील परिवर्तन के साथ सूचना प्रणाली कोड के निर्माण के लिए मेटाप्रोग्रामिंग एक प्रतिमान है। मेटाप्रोग्रामिंग के कार्य हैं: कोड का अमूर्त बढ़ाना और उसके लचीलेपन, पुन: उपयोग, विकास को गति देना, अंतर-प्रणाली एकीकरण को सरल बनाना। वास्तव में, हम सभी कुछ हद तक मेटाप्रोग्रामिंग का उपयोग करते हैं, मैं अब भी याद कर सकता हूं कि मैंने इसे 15 साल पहले कैसे इस्तेमाल किया था, यहां तक ​​कि यह जानने के बिना कि इसे क्या कहा गया था, तब मैं कोई वर्गीकरण नहीं कर सका।

हम कौन सी मेट्रोपोग्रामिंग तकनीक जानते हैं (मुझे आशा है कि वे मेरे पूरक हैं):

1. संकलित तकनीक
1.1। पैटर्न, मैक्रोज़ और पैरामीट्रिक बहुरूपता । प्रीकम्प्लिमेशन चरण में कोड के एक ब्लॉक के लिए, विभिन्न प्रकार के मापदंडों के लिए कई विकल्प उत्पन्न होते हैं, यह सबसे पुराना प्रकार का मैटाप्रोग्रामिंग है।
1.2। अनुकूलन को अनुकूलित करना । सभी अभिव्यक्तियों और संपूर्ण कार्यों की गणना और अनुकूलन, जिनमें संकलन या पूर्वसंचालन के चरण में चर शामिल नहीं हैं।
1.3। संकलित भाषाओं के लिए स्रोत कोड जनरेटर । संकलन से पहले, प्रोजेक्ट असेंबली के चरण में, एक बैच तरीके से, मेटाडेटा के साथ या बिना, फ़ाइलें, फ़ंक्शंस, क्लासेस, फॉर्म, आदि उत्पन्न होते हैं।
1.4। अपनी खुद की डोमेन-विशिष्ट संकलित भाषा (कार्यों की एक विशिष्ट श्रेणी के लिए) लिखना - डीएसएल (डोमेन-विशिष्ट प्रोग्रामिंग भाषा)।

2. व्याख्या की गई तकनीक
2.1। व्याख्या की गई भाषाओं या भाषाओं में स्ट्रिंग चर से कोड (निष्कासन) का मूल्यांकन जो रनटाइम के दौरान बायटेकोड में देर से संकलन का समर्थन करता है।
2.2। कार्य के लिए अपनी विशेष व्याख्या की गई अनिवार्य भाषा लिखना (LOP - भाषा उन्मुख प्रोग्रामिंग)।
2.3। एक घोषणात्मक भाषा , क्रमांकन प्रारूप, विशेष वाक्यविन्यास, या XML, JSON, XAML, आदि जैसे वाक्यविन्यासों का एक उपसमूह बनाना या उपयोग करना।
2.4। क्वेरी भाषाओं में गतिशील पीढ़ी और कोड का निष्पादन, उदाहरण के लिए: SQL, XQuery, LINQ, आदि।

3. हाइब्रिड तकनीक
3.1। आत्मनिरीक्षण - आंतरिक भाषा संरचनाओं, डेटा प्रकारों, कक्षाओं, कार्यों आदि तक पहुंच प्रदान करना। संरचनाओं के बारे में मेटाडेटा प्राप्त करना और एक लूप में उनके चारों ओर लूप करना, या प्रत्येक वर्ग का विश्लेषण करने की क्षमता के साथ एक सरणी के रूप में फ़ंक्शन पैरामीटर प्राप्त करना।
3.2। मेटामोडल्स की गतिशील व्याख्या । इस प्रकार की विशेष शब्दावली अभी तक विकसित नहीं हुई है, अधिक सटीक रूप से, यह स्थापित नहीं की गई है, इसलिए मैं इसे नीचे और अधिक विस्तार से वर्णन करूंगा। और फिर मैं आपको मुख्य विशेषता दूंगा: एक मेटामोडेल (एक मेटा-भाषा में एक डोमेन मॉडल) में अनिवार्य और घोषणात्मक दोनों घटक होते हैं जो एक-दूसरे को प्रभावित करते हैं, और मेटामॉडल लॉन्च करने के लिए एप्लिकेशन एक "वर्चुअल मशीन" बन जाता है।
3.3। मेटामोडल्स की व्याख्या के आधार पर गतिशील लिंकिंग के साथ सूचना प्रणाली वितरित की । यह क्लाइंट-सर्वर या इंटरसिस्टम संचार के लिए पैराग्राफ (3.2) का अनुप्रयोग है।

व्यावसायिक वस्तुओं के लिए गतिशील अनुप्रयोग वातावरण

अब मेटा-मॉडल की गतिशील व्याख्या के बारे में अधिक। अनिवार्य और घोषणात्मक निर्माण एक दूसरे को कैसे प्रभावित करते हैं? यह स्पष्ट है कि हम घोषणात्मक विवरणकों का विश्लेषण कर रहे हैं - एक निश्चित औपचारिक डेटा प्रारूप, एक नियमित व्याकरण जिसे आसानी से नियमित अभिव्यक्तियों, स्ट्रिंग संचालन के साथ पार्स किया जा सकता है, या हम एक तैयार किए गए पार्सर (उदाहरण के लिए, JSON या XML) लेते हैं। इस प्रकार, एक अनिवार्य एल्गोरिथ्म कोड निष्पादन की संरचना और अनुक्रम को बदल सकता है। लेकिन इसके अलावा, मेटा-मॉडल में व्यावसायिक तर्क को व्यक्त करने के लिए व्याख्या की गई स्क्रिप्ट भी हैं, स्क्रिप्ट को उनके पूर्ण निपटान में पहले से ही उनकी स्मृति में तैनात मेटा-मॉडल के घोषणापत्र का हिस्सा मिलता है और वे पुस्तकालयों तक पहुंच सकते हैं। तब हर किसी ने जावास्क्रिप्ट के बारे में सोचा। मैं ध्यान देता हूं कि मेटा-मॉडल की स्क्रिप्ट्स में "वर्चुअल मशीन" के इंट्रासपेसीफिकेशन तक पहुंच नहीं है, लेकिन केवल डेटा और मेटाडेटा के लिए, अर्थात्। डोमेन मॉडल के लिए। ऐसी स्क्रिप्ट को पता भी नहीं चल सकता है कि वह कहां चल रही है, क्लाइंट या सर्वर पर। एक अनुप्रयोग वातावरण अनुप्रयोग मॉडल और ऑपरेटिंग सिस्टम के बीच एक परत है जो आपको सिस्टम और प्लेटफ़ॉर्म से एकजुट करते हुए, एप्लिकेशन को वर्चुअलाइज़ करने की अनुमति देता है।

क्लाउड टेक्नोलॉजीज और वर्चुअलाइजेशन अब केवल बुनियादी ढांचे और प्लेटफॉर्म के स्तर तक बढ़ गए हैं, जबकि अगले, आवेदन स्तर व्यावहारिक रूप से प्रभावित नहीं है । एक नए अनुप्रयोग वास्तुकला की आवश्यकता तेजी से स्पष्ट है। सेवा वास्तुकला (SOA), निश्चित रूप से, उद्यम प्रणालियों की अधिकांश जरूरतों को पूरा कर सकती है, हालांकि, इसकी भारीता, स्थिर प्रकृति और विकास की जटिलता के कारण, केवल बड़ी कंपनियां इस तकनीक में सॉफ्टवेयर विकास का खर्च उठा सकती हैं। यह डिजाइन, प्रोग्रामिंग, डिबगिंग, परीक्षण, असेंबली, उपयोगकर्ता को वितरण, स्थापना, कॉन्फ़िगरेशन और समर्थन सहित सॉफ्टवेयर बनाने के जटिल तकनीकी चक्र के कारण है। उपयोगकर्ता के कार्यस्थल पर उपलब्ध होने के लिए एप्लिकेशन सिस्टम के प्रत्येक नए संस्करण में कई चरणों की आवश्यकता होती है। और संस्करणों के बीच संक्रमण डेटा रूपांतरण और डेटा विनिमय प्रारूपों और फ़ाइल स्वरूपों के पिछड़े संगतता की कठिनाइयों से जुड़ा हुआ है। यह सब सॉफ्टवेयर सिस्टम की वास्तुकला की निम्न विशेषताओं का परिणाम है:
1. एक वर्ग या मॉड्यूल के भीतर विभिन्न स्तरों के प्रोग्राम कोड सार में मिश्रण । उदाहरण के लिए, डेटाबेस से पढ़ने / लिखने का कार्यान्वयन, व्यावसायिक तर्क और एक कक्षा में दृश्य।
2. आवेदन के दो आसन्न सार परतों के उच्च कोड सामंजस्य । परतों के एक तरफा या दो तरफा निर्भरता के साथ। उदाहरण के लिए, एक अलग विंडो वर्कस्टेशन या वेब इंटरफ़ेस को सर्वर एपीआई फ़ंक्शंस, उनके मापदंडों, डेटा प्रकारों और कक्षाओं के सेट से सख्ती से बांधा गया है, और सर्वर एप्लिकेशन को डेटाबेस में टेबल संरचना से कसकर बांधा गया है। अक्सर, उच्च कनेक्टिविटी को कोड, इंटरफेस और मापदंडों, तालिकाओं और क्षेत्रों में वायर्ड वर्ग और फ़ंक्शन पहचानकर्ताओं की उपस्थिति में व्यक्त किया जाता है।
3. विधानसभा-उन्मुख जीवन चक्र और मशीन कोड या बाइट कोड में व्यापार मॉडल का संकलन , इसके बाद सर्वर पर मैनुअल तैनाती।
4. सिस्टम मॉड्यूल और नेटवर्क इंटरफेस (संरचना, कॉल मापदंडों और डेटा प्रकारों) के बीच इंटरफेस का कठोर निर्धारण ।

"वर्चुअल मशीन" में लॉन्च करने के लिए व्यावसायिक मॉडल तैयार करने में व्याख्यात्मक मेटाडेटा का उपयोग करके एक गतिशील एप्लिकेशन वातावरण का उपयोग सिस्टम को संशोधित करने के लिए आवश्यक समय को काफी कम कर सकता है, मॉडल को चमकाने की तुलना में आवेदन प्रणाली के सामान्य मानक ऑपरेटिंग मोड को लचीला बनाने के बिंदु तक। संकलित कोड। यहां, कोई यह तर्क दे सकता है कि सिस्टम प्रदर्शन में काफी गिरावट आएगी, लेकिन समान नहीं है, और यहां क्यों: इस तरह के सिस्टम को चलाने के दौरान अधिकांश निष्पादन योग्य कोड एक संकलित भाषा में लिखा एक एल्गोरिथ्म है और मेटा-मॉड के लिए एक एपीआई प्रदान करता है। यह पार्सिंग के लिए एक पुस्तकालय है, वेक्टर ग्राफिक्स, नेटवर्क पुस्तकालयों और दृश्य घटकों के पुस्तकालयों के प्रसंस्करण के लिए एक पुस्तकालय है। यह सब संकलित है, लेकिन यह कार्य से पूरी तरह से अलग है और एक "वर्चुअल मशीन" का गठन करता है, और व्याख्या किए गए कोड केवल बांधता है, "टांके" इस तरह से उपकरण का पूरा सेट लागू समस्या को हल करने के लिए।

अब हम विभिन्न मेटाप्रोग्रामिंग तकनीकों का उपयोग करते हुए प्रणालियों की कठोरता के 4 कारणों को उलटते हैं और सिस्टम के लिए एक नुस्खा प्राप्त करते हैं जिसमें मेटामॉडल की गतिशील व्याख्या होती है :
1. प्रोग्राम कोड में विभिन्न स्तरों के सार का पृथक्करण । उदाहरण के लिए, दृश्य घटकों का स्तर, नेटवर्क परिवहन का स्तर, लागू एल्गोरिदम के पुस्तकालय का स्तर और एक व्यवसाय मॉडल का स्तर पर्यावरण के संकलन के स्तर पर एक दूसरे से संबंधित नहीं हो सकता है, हालांकि, इसी कार्यक्षमता के लिए अनुरोध के समय मेटाडेटा के आधार पर लिंक गतिशील रूप से और कैश्ड होंगे। मेटामॉडल परिवर्तन।
2. व्यावसायिक वस्तुओं का वर्णन करने के लिए आवेदन की सार परतों में प्रत्यक्ष और व्युत्क्रम निर्भरता की अनुपस्थिति , मेटाप्रोग्रामिंग तकनीक, इंट्रासेप्सिक, घोषणात्मक और सक्रिय भाषाओं का उपयोग। इसी समय, एक बिजनेस मॉडल के भीतर कक्षाओं की आंतरिक कनेक्टिविटी को बढ़ाया जा सकता है।
3. अनुप्रयोग पर्यावरण के स्तर के लिए संकलन का उपयोग और व्यावसायिक मॉडल के स्तर के लिए व्याख्या का सिद्धांत। पर्यावरण के लिए, जीवन चक्र असेंबली बना रहता है, लेकिन व्यवसाय मॉडल कम से कम हर मिनट में बिना बदलाव के बदल सकता है।
4. गतिशील संरचना और मापदंडों के साथ अनुप्रयोगों की बातचीत के लिए नेटवर्क प्रोटोकॉल स्तर पर इंट्रास्पेक्शन का समर्थन करने वाले मॉड्यूल (घोषित भाषाओं द्वारा वर्णित) और नेटवर्क इंटरफेस के बीच गतिशील इंटरफेस का परिचय।

तो, अनुप्रयोग वातावरण स्वयं एक क्लासिक अनुप्रयोग होगा और इसे विकास और परिनियोजन के सभी चरणों से गुजरना होगा; हालाँकि, पर्यावरण में चलने वाले एक व्यावसायिक मॉडल को लचीलेपन को बढ़ाने के लिए कंप्यूटर पर संकलित और स्थापित नहीं किया जाना चाहिए; इसे गतिशील रूप से रनिंग स्टेज पर तैनात किया जाएगा। लेक्सर द्वारा निष्पादन के लिए तैयार किए गए डेटा संरचना और स्क्रिप्ट या यहां तक ​​कि बायटेकोड में परिवर्तित होने तक आवेदन वातावरण में कैश किया जा सकता है जब तक कि मेटामॉडल को बदल नहीं दिया जाता है या एक अलग वर्ग या एक अलग मेटामोडेल पैरामीटर परिवर्तन नहीं होता है। आवश्यक फ़ंक्शन का पहला लॉन्च संरचनाओं के पार्सिंग के साथ होगा, और एक नया बायोटेक या डेटा संरचनाओं की तैयारी, हालांकि, बाद के संचालन को मशीन कोड की तुलना में गति में नीच नहीं होना चाहिए।

डायनेमिक लिंक वितरित सूचना प्रणाली

जब दो या दो से अधिक सिस्टम नेटवर्क एप्लिकेशन इंटरफेस के माध्यम से इंटरैक्ट करते हैं, तो मेटा-मॉडल की व्याख्या के आधार पर डायनामिक लिंकिंग एप्लिकेशन सिस्टम को इंटरैक्ट करने की अनुमति देगा जो कि पहले कनेक्ट नहीं होने चाहिए थे। जब एक नेटवर्क पर मेटा-मॉडल संचारित करते हैं, तो पार्टियां सूचना वस्तुओं की संरचना और मापदंडों को अग्रिम रूप से नहीं जानती हैं, और अंतराफलक कॉल करते समय फ़ंक्शंस और सेट के मापदंडों के नामों से सख्ती से बंधी नहीं हैं। इसके बजाय, पार्टियां एक मेटा-विवरण भाषा जानती हैं जो उन्हें डेटा को गतिशील रूप से व्याख्या करने और कॉल करने, पैरामीटर बनाने और दूरस्थ पक्ष की प्रतिक्रियाओं की व्याख्या करने की अनुमति देती है।

खाने के बाद मिठाई

और अंत में, एक सम्मानित दर्शकों के एस्थेटिक पक्ष को लुभाने के लिए, मैं जावास्क्रिप्ट में एनीमेशन के लिए मेटाप्रोग्रामिंग का उपयोग करने का एक छोटा उदाहरण दिखाऊंगा। हाल ही में इंप्रेशन.जेएस के बारे में एक लेख आया था और किसी तरह यह मेल खाता था कि मैंने मेटाप्रोग्रामिंग के साथ अपने जुनून के संदर्भ में एक समान समाधान के बारे में क्या सोचा था और यहां क्या हुआ, एक लाइव उदाहरण देखें । और यहाँ से कोड है:

अनिवार्य हिस्सा:

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घोषणा भाग:

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