8.2　使用Lambda表达式的领域专用语言

8.2　使用Lambda表达式的领域专用语言

领域专用语言（DSL）是针对软件系统中某特定部分的编程语言。它们通常比较小巧，表达能力也不如Java这样能应对大多数编程任务的通用语言强。DSL高度专用：不求面面俱到，但求有所专长。

人们通常将DSL分为两类：内部DSL和外部DSL。外部DSL脱离程序源码编写，然后单独解析和实现。比如级联样式表（CSS）和正则表达式，就是常用的外部DSL。

内部DSL嵌入编写它们的编程语言中。如果读者使用过JMock和Mockito等模拟类库，或用过SQL构建API，如JOOQ或Querydsl，那么就知道什么是内部DSL。从某种角度上说，内部DSL就是普通的类库，提供API方便使用。虽然简单，内部DSL却功能强大，让你的代码变得更加精炼、易读。理想情况下，使用DSL编写的代码读起来就像描述问题所使用的语言。

有了Lambda表达式，实现DSL就更简单了，那些想尝试DSL的程序员又多了一件趁手的工具。我们将通过实现一个用于行为驱动开发（BDD）的DSL：LambdaBehave，来探索其中遇到的各种问题。

BDD是测试驱动开发（TDD）的一个变种，它的重点是描述程序的行为，而非一组需要通过的单元测试。我们的设计灵感源于一个叫Jasmine的JavaScript BDD框架，前端开发中会大量使用该框架。例8-27展示了如何使用Jasmine创建测试用例。

例8-27　Jasmine

describe("A suite is just a function", function() {
    it("and so is a spec", function() {
        var a = true;
        expect(a).toBe(true);
    });
});

如果读者不熟悉JavaScript，阅读这段代码可能会稍感疑惑。下面我们使用Java 8实现一个类似的框架时会一步一步来，只需要记住，在JavaScript中我们使用function() { … }来表示Lambda表达式。

让我们分别来看看这些概念：

每一个规则描述了程序的一种行为；
期望是描述应用行为的一种方式，在规则中定义；
多个规则合在一起，形成一个套件。

这些概念在传统的测试框架，比如JUnit中，都有对应的概念。规则对应一个测试方法，期望对应断言，套件对应一个测试类。

8.2.1　使用Java编写DSL

让我们先看一下实现后的Java BDD框架长什么样子，例8-28描述了一个Stack的某些行为。

例8-28　描述Stack的案例

public class StackSpec {{
    describe("a stack", it -> {
        it.should("be empty when created", expect -> {
            expect.that(new Stack()).isEmpty();
        });
        it.should("push new elements onto the top of the stack", expect -> {
            Stack<Integer> stack = new Stack<>();
            stack.push(1);
            expect.that(stack.get(0)).isEqualTo(1);
        });
        it.should("pop the last element pushed onto the stack", expect -> {
            Stack<Integer> stack = new Stack<>();
            stack.push(2);
            stack.push(1);
            expect.that(stack.pop()).isEqualTo(2);
        });
    });
}}

首先我们使用动词describe为套件起头，然后定义一个名字表明这是描述什么东西的行为，这里我们使用了"a stack"。

每一条规则读起来尽可能接近英语中的句子。它们均以it.should打头，其中it指正在描述的对象。然后用一句简单的英语描述行为，最后使用expect.that做前缀，描述期待的行为。

检查规则时，会从命令行得到一个简单的报告，表明是否有规则失败。你会发现pop操作期望的返回值是2，而不是1，因此“pop the last element pushed onto the stack”这条规则就失败了：

a stack
    should pop the last element pushed onto the stack[expected:➊ but was:➋  ]
    should be empty when created
    should push new elements onto the top of the stack

8.2.2　实现

读者已经领略了使用Lambda表达式的DSL所带来的便利，现在该看看我们是如何实现该框架的。我们希望会让大家看到，自己实现一个这样的框架是多么简单。

描述行为首先看到的是describe这个动词，简单导入一个静态方法就够了。为套件创建一个Description实例，在此处理各种各样的规则。Description类就是我们定义的DSL中的it（详见例8-29）。

例8-29　从describe方法开始定义规则

public static void describe(String name, Suite behavior) {
    Description description = new Description(name);
    behavior.specifySuite(description);
}

每个套件的规则描述由用户使用一个Lambda表达式实现，因此我们需要一个Suite函数接口来表示规则组成的套件，如例8-30所示。该接口接收一个Description对象作为参数，我们在describe方法里将其传入。

例8-30　每个测试套件都由一个实现该接口的Lambda表达式实现

public interface Suite {
    public void specifySuite(Description description);
}

在我们定义的DSL中，不仅套件由Lambda表达式实现，每一条规则也是一个Lambda表达式。它们也需要定义一个函数接口：Specification（如例8-31所示）。示例代码中的expect变量是Expect类的实例，我们稍后描述：

例8-31　每条规则都是一个实现该接口的Lambda表达式

public interface Specification {
    public void specifyBehaviour(Expect expect);
}

之前来回传递的Description实例这里就派上用场了。我们希望用户可以使用it.should命名他们的规则，这就是说Description类需要有一个should方法（如例8-32所示）。这里是真正做事的地方，该方法通过调用specifySuite执行Lambda表达式。如果规则失败，会抛出一个标准的Java AssertionError，而其他任何Throwable对象则认为是一个错误：

例8-32　将用Lambda表达式表示的规则传入should方法

public void should(String description, Specification specification) {
    try {
        Expect expect = new Expect();
        specification.specifyBehaviour(expect);
        Runner.current.recordSuccess(suite, description);
    } catch (AssertionError cause) {
        Runner.current.recordFailure(suite, description, cause);
    } catch (Throwable cause) {
        Runner.current.recordError(suite, description, cause);
    }
}

规则通过expect.that描述期望的行为，也就是说Expect类需要一个that方法供用户调用，如例8-33所示。这里可以封装传入的对象，然后暴露一些常用的方法，如isEqualTo。如果规则失败，抛出相应的断言。

例8-33　期望链的开始

public final class Expect {
    public BoundExpectation that(Object value) {
        return new BoundExpectation(value);
    }
    // 省去类定义的其他部分

读者可能会注意到，我一直忽略了一个细节，该细节与Lambda表达式无关。StackSpec类并没有直接实现任何方法，我直接将代码写在里边。这里我偷了个懒，在类定义的开头和结尾使用了双括号：

public class StackSpec {{
    ...
}}

这其实是一个匿名构造函数，可以执行任意的Java代码块，所以这等价于一个完整的构造函数，只是少了一些样板代码。这段代码也可以写作：

public class StackSpec {
    public StackSpec() {
        ...
    }
}

要实现一个完整的BDD框架还有很多工作要做，本节只是为了向读者展示如何使用Lambda表达式创建领域专用语言。我在这里讲解了与DSL中Lambda表达式交互的部分，以期能帮助读者管中窥豹，了解如何实现这种类型的DSL。

8.2.3　评估

流畅性的一方面表现在DSL是否是IDE友好的。换句话说，你只需记住少量知识，然后用代码自动补全功能补齐代码。这就是使用Description和Expect对象的原因。当然也可以导入静态方法it或expect，一些DSL中就使用了这种方式。如果选择向Lambda表达式传入对象，而不是导入一个静态方法，就能让IDE的使用者轻松补全代码。

用户唯一要记住的是调用describe方法，这种方式的好处通过单纯阅读可能无法体会，我建议大家创建一个示例项目，亲自体验这个框架。

另一个值得注意的是大多数测试框架提供了大量注释，或者很多外部“魔法”，或者借助于反射。我们不需要这些技巧，就能直接使用Lambda表达式在DSL中表达行为，就和使用普通的Java方法一样。

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