博客
关于我
强烈建议你试试无所不能的chatGPT,快点击我
基于ANTLR语法树编写解释引擎最佳实践
阅读量:5966 次
发布时间:2019-06-19

本文共 12163 字,大约阅读时间需要 40 分钟。

Tiny模板引擎的实现方式原来是采用的编译方式,最近发生了一些问题,因此我觉得有必要把编译方式调整为解释方式,为此就开始了此次实现活动。

编译方式存在的问题

当时采用编译方式,主要是考虑到编译方式在运行时不必再去遍历语法树,因此就采用了编译方式。但是在实际应用当中,出现了如下问题:

文件路径冲突的问题

由于采用的是编译方式,这个时候就存在在一个选择,即:Java源代码落地或不落地的选择。如果Java文件不落地,则在有问题的时候,如果想要进行代码调试(虽然这种场景并不多见),那么就没有源代码可供调试。如果Java代码落地,则会存在一个问题,那就是资源文件在磁盘文件中产生冲突的问题。

同样的问题对于class文件也存在,如果不落地,那么每次应用重启动的时候,都要重新编译这些文件以产生class文件;如果落地,则也会产生冲突的问题。

当然,Tiny模板引擎通过增加一个配置项,解决了这个冲突的问题,但是由于增加了一个配置项,从客观上增加了维护人员的工作量,也容易造成当维护人员不了解这里面的道道,忘记设置从而导致在一台服务器中部署多个Tiny应用时多个应用中的模板文件生成的java文件和class文件的冲突,从而导致出现问题。

PermSize内存占用问题

采用编译方式的时候,由于每个模板文件都要生成一个类,每个宏也要生成一个类,在宏调用过程中,也要生成一些类。(本来是可以不生成这些类的,但是由于Tiny模板引擎支持了一些非常有用的特性,所以宏调用时时采用编译方式,就要生成一些内嵌类来完成)。这样,就会生成大量的Java类,从工程非常大的时候,就会导致PermSize战胜非常大。尤其是在系统还在调试的时候,模板文件变化的时候,就要重新编译生成新的类,为了避免必须重新启动应用服务器才能生生效,因此采用了自己编写ClassLoader的方式来达到即时刷新的问题,但是由于Java的垃圾回收机制,决定了垃圾不是及时回收的,但是由于每个类都要有一个ClassLoader来支持,以便及时替换,因此这会进一步放大内存的占用。

加载速度比较长的问题

由于Tiny模板引擎中提供了宏,而这些宏可以独立存在,因此在应用启动的时候就必须加载所有的宏到内存中,以便查找。所以就导致第一次启动的时候,由于要编译所有的宏文件并加载之,导致启动速度非常慢。在以后的启动的时候,也必须检测模板文件与生成的类是否一致,是否有被修改过,当a项目规模比较大的时候,这个时间也是比较长的。尤其是在开发期,启动时间增加10秒,都会让开发人员感觉到难以忍受。

访问速度的问题

采用编译方式的问题,在访问上也有一些问题。

为了提升应用启动时间,只有宏文件是在启动时预选编译好并加载了的,而模板文件和布局文件则没有这种待遇,这就导致如果在访问的时候,第一次访问的时候,需要编译模板文件为java文件,再把java文件编译为class文件,如果这次访问还用到了布局文件,还import了其它的模板文件,那么悲剧了,第一个访问者可能要多等待几秒钟的时间。同时,为了避免多次编译情况的地生,还要增加同步锁,这样会进一步影响到访问的效率。

具体还没有测试过ClassLoader太多对性能有多大的影响,但是毛估估是有一定影响的,毕竟要增加查找的层数。干的活多了,干的活慢了也是自然的,人是这样,计算机也是同样的道理。

采用解释方式带来的好处

由于采用解释方式,因此不必生成java源文件和class文件,因此也就不存在文件路径冲突的问题;同样也不存在PermSize和众多ClassLoader大量占用内存的问题。

由于采用解释方式,第一次加载,只定性扫描部分关系的内容即可,因此扫描速度非常快;只有在直接执行的时候,才需要更详细的处理,同时由于不需要进行编译,不需要做同步处理,因此加载速度会比编译方式高许多,尤其是和编译方式的第一次加载时间相比。

访问速度方面的问题,我原来的感觉来说,感觉编译方式会快一些,毕竟它不用再云遍历语法树,但是实际执行下来,感觉解释方式大致有一倍左右的提升,我分析了一下原因,大致可以认为是如下原因:1.由于Java的优化策略,导致使用频率高的访问会进行深度性能优化,采用解释方式,由于用到的就是那几个函数,因此可以很快满足Java虚拟机的要求,更早的进行深度优化;2.由于解释方式和编译方式相比,可以采用更优化的解决方案,因此遍历语法树的时间由避免做一些事情弥补回来了,因此感受性能反而更高一点点。总之,这次编译改解释,的效果还是明显的,各方面全面让我满意,尤其是前面担心的执行效率方面也有大概50%左右的提升是让我喜出望外的。还有一个意外之喜是通过把编译方式改成解释执行方式,代码规模缩小了近一半,由原来的8000+行,变成4000+行。同时,由于不必要依赖JDT,antlr也只要依赖runtime包即可,还顺便减少了3M的WAR包大小。

OK,说了这么多,那就说说这次改造过程。

由于团队去岛国旅游,当时把这个任务交给一个留守同学来完成,但是前后两周的时候,没有提交出我满意的结果,由于看不到后续完成的时间节点,没有办法,只好我老先生亲自动手来完成了,OK开工,相信仔细阅读下面一节内容的同学,会对ANTLR解释引擎的开发有深入了解,甚至拿我的代码照葫芦画瓢,直接就可用。

解释引擎改造实录

解释引擎总控类

解释引擎总控类是解释引擎的核心,由于这个东东是为了Tiny模板引擎定制编写的,因此如果有同学要拿来改造,请照葫芦画瓢即可。由于类不大,我就直接贴源码上来,以便亲们理解和我下面讲解。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
public
class
TemplateInterpreter {
    
TerminalNodeProcessor[] terminalNodeProcessors =
new
TerminalNodeProcessor[
200
];
    
Map<Class<ParserRuleContext>, ContextProcessor> contextProcessorMap =
new
HashMap<Class<ParserRuleContext>, ContextProcessor>();
    
OtherTerminalNodeProcessor otherNodeProcessor =
new
OtherTerminalNodeProcessor();
 
 
    
public
void
addTerminalNodeProcessor(TerminalNodeProcessor processor) {
        
terminalNodeProcessors[processor.getType()] = processor;
    
}
 
    
public
void
addContextProcessor(ContextProcessor contextProcessor) {
        
contextProcessorMap.put(contextProcessor.getType(), contextProcessor);
    
}
 
    
public
TinyTemplateParser.TemplateContext parserTemplateTree(String sourceName, String templateString) {
        
char
[] source = templateString.toCharArray();
        
ANTLRInputStream is =
new
ANTLRInputStream(source, source.length);
        
// set source file name, it will be displayed in error report.
        
is.name = sourceName;
        
TinyTemplateParser parser =
new
TinyTemplateParser(
new
CommonTokenStream(
new
TinyTemplateLexer(is)));
        
return
parser.template();
    
}
 
    
public
void
interpret(TemplateEngineDefault engine, TemplateFromContext templateFromContext, String templateString, String sourceName, TemplateContext pageContext, TemplateContext context, Writer writer)
throws
Exception {
        
interpret(engine, templateFromContext, parserTemplateTree(sourceName, templateString), pageContext, context, writer);
        
writer.flush();
    
}
 
    
public
void
interpret(TemplateEngineDefault engine, TemplateFromContext templateFromContext, TinyTemplateParser.TemplateContext templateParseTree, TemplateContext pageContext, TemplateContext context, Writer writer)
throws
Exception {
        
for
(
int
i =
0
; i < templateParseTree.getChildCount(); i++) {
            
interpretTree(engine, templateFromContext, templateParseTree.getChild(i), pageContext, context, writer);
        
}
    
}
 
    
public
Object interpretTree(TemplateEngineDefault engine, TemplateFromContext templateFromContext, ParseTree tree, TemplateContext pageContext, TemplateContext context, Writer writer)
throws
Exception {
        
Object returnValue =
null
;
        
if
(tree
instanceof
TerminalNode) {
            
TerminalNode terminalNode = (TerminalNode) tree;
            
TerminalNodeProcessor processor = terminalNodeProcessors[terminalNode.getSymbol().getType()];
            
if
(processor !=
null
) {
                
returnValue = processor.process(terminalNode, context, writer);
            
}
else
{
                
returnValue = otherNodeProcessor.process(terminalNode, context, writer);
            
}
        
}
else
if
(tree
instanceof
ParserRuleContext) {
            
ContextProcessor processor = contextProcessorMap.get(tree.getClass());
            
if
(processor !=
null
) {
                
returnValue = processor.process(
this
, templateFromContext, (ParserRuleContext) tree, pageContext, context, engine, writer);
            
}
            
if
(processor ==
null
|| processor !=
null
&& processor.processChildren()) {
                
for
(
int
i =
0
; i < tree.getChildCount(); i++) {
                    
Object value = interpretTree(engine, templateFromContext, tree.getChild(i), pageContext, context, writer);
                    
if
(value !=
null
) {
                        
returnValue = value;
                    
}
                
}
            
}
 
        
}
else
{
            
for
(
int
i =
0
; i < tree.getChildCount(); i++) {
                
Object value = interpretTree(engine, templateFromContext, tree.getChild(i), pageContext, context, writer);
                
if
(returnValue ==
null
&& value !=
null
) {
                    
returnValue = value;
                
}
            
}
        
}
        
return
returnValue;
    
}
 
    
public
static
void
write(Writer writer, Object object)
throws
IOException {
        
if
(object !=
null
) {
            
writer.write(object.toString());
            
writer.flush();
        
}
    
}
}
这个类,所以行数是80行,去掉15行的import和package,也就是65行而已,从类的职能来看,主要完成如下事宜:
  1. 管理了TerminalNodeProcessor和ParserRuleContext
  2. parserTemplateTree:解析文本内容获取语法树
  3. interpret:解释执行语法树
  4. interpret:遍历所有节点并解释执行之
  5. interpretTree:如果是TerminalNode那么找到合适的TerminalNode执行器去执行,如果找不到,则由OtherTerminalNodeProcessor去处理--实际上就是返回字符串了;如果是ParserRuleContext节点,那么就由对应的执行器去执行,执行完了看看是不是要执行子节点,如果需要,那么就继续执行子节点,否则就返回。如果这两种都不是,那就遍历所有子节点去解释执行了。

所以逻辑还是比较清晰,最复杂的核心算法也只有30行,不管是什么样层级的同学,看这些代码都没有任何难度了。

需要交待的一件事情是:为什么ContextProcessor的处理类是用Map保存的,而TerminalNodeProcessor则是用数组?这里主要是为了考虑到TerminalNode都有一个类型,用数据的方式速度更快一些。

上面说到有两个接口,一个是处理TerminalNodeProcessor,另外一个是处理ContextProcessor的,下面交待一下这两个接口。

TerminalNodeProcessor

1
2
3
4
public
interface
TerminalNodeProcessor<T
extends
ParseTree> {
    
int
getType();
    
Object process(T parseTree, TemplateContext context, Writer writer)
throws
Exception;
}
  1. getType:用于返回处理器可处理的类型,用于解释引擎检查是不是你的菜
  2. process:真正的处理逻辑实现的地方

ContextProcessor

1
2
3
4
5
6
7
8
public
interface
ContextProcessor<T
extends
ParserRuleContext> {
    
Class<T> getType();
 
    
boolean
processChildren();
 
    
Object process(TemplateInterpreter interpreter, TemplateFromContext templateFromContext, T parseTree, TemplateContext pageContext, TemplateContext context, TemplateEngineDefault engine, Writer writer)
throws
Exception;
 
}

  1. getType:用于返回处理器可处理的类型,用于解释引擎检查是不是你的菜
  2. processChildren:用于告诉引擎,你的儿子们是自己处理好了,还是让解释引擎继续执行。返回true表示让引擎继续处理
  3. process:真正的处理逻辑实现的地方

至此,整个解析引擎的框架就搭好了,剩下要做的就是去写这些处理器了。

TerminalNodeProcessor实现类示例

其实这些实现类真的太简单了,我都不好意思贴出来,为了让大家看明白,贴几个说说意思就好

DoubleNodeProcessor

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
public
class
DoubleNodeProcessor
implements
TerminalNodeProcessor<TerminalNode> {
    
public
int
getType() {
        
return
TinyTemplateParser.FLOATING_POINT;
    
}
 
    
public
boolean
processChildren() {
        
return
false
;
    
}
 
    
public
Object process(TerminalNode terminalNode, TemplateContext context, Writer writer) {
        
String text=terminalNode.getText();
        
return
Double.parseDouble(text);
    
}
}

这货的意思是:如果是Double类型的数据,就把字符串转换成Double值返回。

StringDoubleNodeProcessor

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
public
class
StringDoubleNodeProcessor
implements
TerminalNodeProcessor<TerminalNode> {
    
public
int
getType() {
        
return
TinyTemplateParser.STRING_DOUBLE;
    
}
    
public
boolean
processChildren() {
        
return
false
;
    
}
    
public
Object process(TerminalNode terminalNode, TemplateContext context, Writer writer) {
        
String text=terminalNode.getText();
        
text=text.replaceAll(
"\\\\\""
,
"\""
);
        
text=text.replaceAll(
"[\\\\][\\\\]"
,
"\\\\"
);
        
return
text.substring(
1
, text.length() -
1
);
    
}
}
这货的意思是,如果是双引号引住的字符串,那么就把里面的一些转义字符处理掉,然后把外面的双引号也去掉后返回。

其它的和这个大同小异,总之非常简单,想看的同学可以自己去看源码,这里就不贴了。

ContextProcessor类的实现示例

这里面的处理,说实际的也没有什么复杂的,主要原因是原来在写模板引擎的时候,把运行时的一些东西,进行良好的抽象,因此这里只是个简单的调用而已。这里贴2个稍微复杂的示范一下:

ForProcessor

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
public
class
ForProcessor
implements
ContextProcessor<TinyTemplateParser.For_directiveContext> {
 
    
public
Class<TinyTemplateParser.For_directiveContext> getType() {
        
return
TinyTemplateParser.For_directiveContext.
class
;
    
}
    
public
boolean
processChildren() {
        
return
false
;
    
}
    
public
Object process(TemplateInterpreter interpreter, TemplateFromContext templateFromContext, TinyTemplateParser.For_directiveContext parseTree, TemplateContext pageContext, TemplateContext context, TemplateEngineDefault engine, Writer writer)
throws
Exception {
        
String name = parseTree.for_expression().IDENTIFIER().getText();
        
Object values = interpreter.interpretTree(engine, templateFromContext, parseTree.for_expression().expression(),pageContext, context, writer);
        
ForIterator forIterator =
new
ForIterator(values);
        
context.put(
"$"
+name +
"For"
, forIterator);
        
boolean
hasItem =
false
;
        
while
(forIterator.hasNext()) {
            
TemplateContext forContext=
new
TemplateContextDefault();
            
forContext.setParent(context);
            
hasItem =
true
;
            
Object value = forIterator.next();
            
forContext.put(name, value);
            
try
{
                
interpreter.interpretTree(engine, templateFromContext, parseTree.block(),pageContext, forContext, writer);
            
}
catch
(ForBreakException be) {
                
break
;
            
}
catch
(ForContinueException ce) {
                
continue
;
            
}
        
}
        
if
(!hasItem) {
            
TinyTemplateParser.Else_directiveContext elseDirectiveContext = parseTree.else_directive();
            
if
(elseDirectiveContext !=
null
) {
                
interpreter.interpretTree(engine, templateFromContext, elseDirectiveContext.block(), pageContext,context, writer);
            
}
        
}
        
return
null
;
    
}
}
这里解释一下它的执行逻辑:
  1. 首先获取循环变量名
  2. 接下来获取要循环的对象
  3. 然后构建一个循环迭代器,并在上下文中放一个循环变量进去
  4. 然后真正执行循环,如果有在循环过程中有break或continue指令,那么就执行之
  5. 如果最后一个循环也没有执行,那么检查 else 指令是否存在,如果存在就执行之

是不是非常简单?

MapProcessor

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
public
class
MapProcessor
implements
ContextProcessor<TinyTemplateParser.Expr_hash_mapContext> {
    
public
Class<TinyTemplateParser.Expr_hash_mapContext> getType() {
        
return
TinyTemplateParser.Expr_hash_mapContext.
class
;
    
}
    
public
boolean
processChildren() {
        
return
false
;
    
}
    
public
Object process(TemplateInterpreter interpreter, TemplateFromContext templateFromContext, TinyTemplateParser.Expr_hash_mapContext parseTree, TemplateContext pageContext, TemplateContext context, TemplateEngineDefault engine, Writer writer)
throws
Exception {
        
List<TinyTemplateParser.ExpressionContext> expressions = parseTree.hash_map_entry_list().expression();
        
List<TinyTemplateParser.ExpressionContext> expressionContexts = expressions;
        
Map<String, Object> map =
new
HashMap<String, Object>();
        
if
(expressions !=
null
) {
            
for
(
int
i =
0
; i < expressions.size(); i +=
2
) {
                
String key = interpreter.interpretTree(engine, templateFromContext, expressions.get(i), pageContext,context, writer).toString();
                
Object value = interpreter.interpretTree(engine, templateFromContext, expressions.get(i +
1
),pageContext, context, writer);
                
map.put(key, value);
            
}
        
}
        
return
map;
    
}
}
这个是个构建MAP的处理器,它的执行逻辑是:
  1. 新建个MAP对象,然后循环往MAP里put数据即可以了。
  2. 最后返回map对象

我已经拿了最复杂的两个来讲了,其它的就更简单了,因此就不再贴了,关心的同学们可以去看源代码。

总结

  1. 实际上用Java写个新的语言啥的,没有什么难的,难的是你心头的那种恐惧,毕竟现在的一些开源框架如Antlr等的支持下,做词法分析,语法树构建是非常容易的一件事情,只要规划并定义好语法规则,后面的实现并没有多复杂。
  2. 好的设计会让你受益颇多,Tiny模板引擎由编译换成解释执行,没有什么伤筋动骨的变化,只是用新的方式实现了原有接口而已
  3. 对问题的分析的深入程度决定了你代码编写的复杂程度,上次和一个人讨论时有说过:之所以你写不简单,是因为你考虑得还不够多,分析的还不够细
  4. 至此此次重构完成,正在测试当中,将在近日推出。

有关Tiny框架的内容,请访问官网:

Tiny在线文档网站,请访问:

如果想获取Tiny的源代码,请访问:直接fork代码,喜欢的话,请点击watch和star关注我们的动态,支持我们。

如果你喜欢我的博客,也可以在查看到我写的更多的博客,必须精品;也可以到关注我,这样我的博客就可以第一时间推送给也,也可以看到我发的动态,绝对没有 连早晨起来解个小手也要发一下的内容,要发的必须是与Tiny息息相关的内容。

转载地址:http://epxax.baihongyu.com/

你可能感兴趣的文章
东哥读书小记 之 《MacTalk人生元编程》
查看>>
《随机出题软件》&《随机分队软件》源码(Windows API)
查看>>
python 文件及文件夹操作
查看>>
Android自定义ListView的Item无法响应OnItemClick的解决办法
查看>>
Building Apps for Windows Phone 8.1教程下载地址整理
查看>>
移动Web—CSS为Retina屏幕替换更高质量的图片
查看>>
[Linux 性能检测工具]SAR
查看>>
JS 运行、复制、另存为 代码。
查看>>
一个经典编程面试题的“隐退”
查看>>
阿里公共DNS 正式发布了
查看>>
Java抓取网页数据(原网页+Javascript返回数据)
查看>>
[转载] 推荐的C++书籍以及阅读顺序
查看>>
EasyUI基础入门之Pagination(分页)
查看>>
ORACLE中CONSTRAINT的四对属性
查看>>
python 迭代器 生成器
查看>>
dorado基本事件样例
查看>>
Unity寻路的功能总结
查看>>
Python访问PostGIS(建表、空间索引、分区表)
查看>>
quick-cocos2d-x开发环境Lua for IntelliJ IDEA的安装
查看>>
Target-Action回调模式
查看>>