关于ANTLR的通用库的需求：使用反射来构建元模型

我是一名语言工程师：我使用多种工具来定义和处理语言。在其他工具中，我使用ANTLR：它简单，灵活，可以围绕它进行构建。

但是，我发现自己围绕ANTLR为不同的项目重建了类似的工具。我看到两个问题：

ANTLR是一个非常好的构建基块，但是仅使用ANTLR并不能做很多事情：价值在于我们可以在AST上进行的处理，而且我看不到ANTLR周围的图书馆生态系统
ANTLR不会产生语法的元模型：没有它，就很难围绕ANTLR构建通用工具

让我解释一下：

对于具有EMF经验的人：我们基本上每个语法都需要一个Ecore等效项。
对于其他：请阅读下一段

为什么我们需要一个元模型

假设我想构建一个通用库，以通过ANTLR生成的AST生成XML文件或JSON文档。我该怎么办？

好吧，给定一个ParseRuleContext，我可以获取规则索引并找到名称。我为Python语法生成了解析器，并提供了一些示例，因此，让我们看一下如何使用实际的类：

Python3Parser.Single_inputContext astRoot = pythonParse(...my code...);
String ruleName = Python3Parser.ruleNames[astRoot.getRuleIndex()];

好。现在，假设我想将所有终端添加为属性，并将所有非终端添加为XML节点为Single_inputContext生成的子节点。

让我们看一下类Single_inputContext：

public static class Single_inputContext extends ParserRuleContext {public TerminalNode NEWLINE() { return getToken(Python3Parser.NEWLINE, 0); }public Simple_stmtContext simple_stmt() {return getRuleContext(Simple_stmtContext.class,0);}public Compound_stmtContext compound_stmt() {return getRuleContext(Compound_stmtContext.class,0);}public Single_inputContext(ParserRuleContext parent, int invokingState) {super(parent, invokingState);}@Override public int getRuleIndex() { return RULE_single_input; }@Overridepublic void enterRule(ParseTreeListener listener) {if ( listener instanceof Python3Listener ) ((Python3Listener)listener).enterSingle_input(this);}@Overridepublic void exitRule(ParseTreeListener listener) {if ( listener instanceof Python3Listener ) ((Python3Listener)listener).exitSingle_input(this);}
}

在这种情况下，我想：

使用NEWLINE作为属性
将simple_stmt和compound_stmt用作子项

我应该得到这样的东西：

<Single_input NEWLINES="..."><Simple_stmt>...</Simple_stmt><Compund_stmt>...</Compunt_stmt>
</root>

好。对我来说，看课并识别这些元素非常容易，但是我如何自动做到这一点呢？

反思，显然，您会思考。

是。那行得通。但是，如果我们有多个元素怎么办？参加本课：

public static class File_inputContext extends ParserRuleContext {public TerminalNode EOF() { return getToken(Python3Parser.EOF, 0); }public List NEWLINE() { return getTokens(Python3Parser.NEWLINE); }public TerminalNode NEWLINE(int i) {return getToken(Python3Parser.NEWLINE, i);}public List stmt() {return getRuleContexts(StmtContext.class);}public StmtContext stmt(int i) {return getRuleContext(StmtContext.class,i);}public File_inputContext(ParserRuleContext parent, int invokingState) {super(parent, invokingState);}@Override public int getRuleIndex() { return RULE_file_input; }@Overridepublic void enterRule(ParseTreeListener listener) {if ( listener instanceof Python3Listener ) ((Python3Listener)listener).enterFile_input(this);}@Overridepublic void exitRule(ParseTreeListener listener) {if ( listener instanceof Python3Listener ) ((Python3Listener)listener).exitFile_input(this);}
}

现在，方法NEWLINE和stmt返回列表。您可能还记得，一般而言，泛型在Java的反射中不能很好地工作。在这种情况下，我们很幸运，因为有一个解决方案：

Class clazz = Python3Parser.File_inputContext.class;
Method method = clazz.getMethod("stmt");
Type listType = method.getGenericReturnType();
if (listType instanceof ParameterizedType) {Type elementType = ((ParameterizedType) listType).getActualTypeArguments()[0];System.out.println("ELEMENT TYPE "+elementType);
}

这将打印：

元素类型类me.tomassetti.antlrplus.python.Python3Parser $ StmtContext

因此，我们也可以介绍泛型。好的，使用反射并不理想，但是我们可以从中提取一些信息。

我不是100％肯定会足够，但是我们可以开始。

元模型应该如何？

为了定义元模型，我不会尝试任何幻想。我将使用基于EMF的经典模式，该模式类似于MPS中提供的模式。

我将添加一种名为Package或Metamodel的容器。包中将列出几个实体。 我们也可以将其中一个实体标记为根实体。

每个实体将具有：

一个名字
可选的父实体（从其继承属性和关系）
属性列表
关系清单

每个属性将具有：

一个名字
从原始类型中选择的一种类型。实际上，我希望只使用String和Integers。将来可能枚举
多重性（1个或多个）

每个关系将具有：

一个名字
种类：包含或引用。现在，AST只知道容器，但是稍后我们可以实现符号解析和模型转换，在那个阶段我们将需要引用
目标类型：另一个实体
多重性（1个或多个）

下一步

我将开始构建一个元模型，然后再利用该元模型来构建通用工具。

通常还需要执行其他操作：

转换：我通常从ANTLR获得的AST是由我如何表达语法以获取可解析内容的方式决定的。有时我还必须进行一些重构以提高性能。我想在解析后转换AST，以更接近语言的逻辑结构。
取消编组：我想从AST进行测试
符号解析：这绝对不是一件容易的事，因为我发现为Java构建符号求解器

是的，我知道有些人在想： 只需使用Xtext即可 。虽然我喜欢EMF（Xtext建立在它上面），但它的学习曲线陡峭，我看到很多人对此感到困惑。我也不喜欢OSGi在非OSGi世界中的表现。最终，Xtext带有很多依赖项。

别误会：我认为Xtext在许多情况下都是一个了不起的解决方案。但是，有些客户更喜欢精简的方法。对于有意义的情况，我们需要一种替代方法。我认为它可以建立在ANTLR之上，但是还有很多工作要做。

几年前，我为.NET构建了类似的东西，并将其称为NetModelingFramework 。

翻译自: https://www.javacodegeeks.com/2016/05/need-generic-library-around-antlr-using-reflection-build-metamodel.html