哪些编程语言功能非常适合开发实时编码框架？答案

【问题标题】：What programming language features are well suited for developing a live coding framework?哪些编程语言功能非常适合开发实时编码框架？
【发布时间】：2011-12-14 14:27:39
【问题描述】：

我想构建一个“实时编码框架”。

我应该解释一下“实时编码框架”是什么意思。我将通过将实时编码与传统编码进行比较来做到这一点。

一般来说，在传统编程中，您编写代码，有时编译它，然后启动可执行文件或在某种解释器中打开脚本。如果您想修改您的应用程序，您必须重复此过程。实时编码框架允许在应用程序运行时更新代码并按需重新加载。每次更改包含代码的文件或通过其他操作时，可能都会发生这种重新加载。然后，代码中的更改会在应用程序运行时反映在应用程序中。无需关闭程序并重新编译和重新启动它。

在这种情况下，应用程序是具有更新/绘制循环的窗口应用程序，很可能使用 OpenGL 进行图形处理，使用音频库进行声音处理（SuperCollider？），理想情况下是网络库。

当然，我有首选语言，但我不确定它们中的任何一种是否适合这种架构。理想情况下，我会使用 Python、Lua、Ruby 或其他更高级别的语言。不过，最近一位朋友建议使用 Clojure，所以我也在考虑它。

我不仅想知道哪些语言适合这种框架，而且一般来说，哪些语言特性可以使这样的框架成为可能。

【问题讨论】：

好吧...为什么投反对票？
en.wikipedia.org/wiki/… 它有热代码加载。 OTP 框架的设计考虑到了这一点。
这个问题可以用事实、参考资料和具体专业知识来回答。不知道为什么它被关闭了。我的目的当然不是征求辩论或争论。
zeroturnaround.com/jrebel
不确定您的问题为何被关闭，但已经有类似的框架。例如，我使用 clojure 以这种方式使用 compojure 和 leiningen 开发了一个 Web 应用程序。您可能还想看看 Racket。

标签： python ruby clojure lua livecoding

【解决方案1】：

Tcl 已经有这样的东西了。例如，您可以编写一个 gui 程序来创建一个具有交互式提示的单独窗口。从那里您可以重新加载代码、输入新代码等。

您可以使用任何 gui 工具包来执行此操作，但有些工具包会比其他工具包困难得多。使用 python 应该很容易，尽管缩进的东西——恕我直言——使得交互式使用具有挑战性。我有理由确定大多数其他动态语言可以轻松做到这一点。

这样看：如果您的工具包允许您打开多个窗口，那么其中一个窗口没有理由不能成为交互式提示。您所需要的只是能够打开一个窗口，以及某种“eval”命令，该命令运行作为字符串输入它的代码。

【讨论】：

这是一个非常有趣的观点，正是我希望获得的信息。

【解决方案2】：

使这项工作唯一需要的是一种动态绑定形式，例如，在 Erlang 或许多其他语言中的 eval 中传递消息。

如果您有动态绑定，那么您可以在不影响消息的情况下更改消息的目标，或者在不影响目标的情况下更改消息——前提是当您尝试发送向它发送消息，并且为您发送它的目标定义了一条消息，何时您发送它。

更改目标时，您所要做的就是将消息提供给以前的版本，直到新版本到位，然后进行一个小的锁定更新以过渡到新版本。同样，在更改消息时，您只需提供旧版本，直到新版本可用。

易于热交换的代码仍然必须设计成这样，但是 应用程序 必须足够模块化，以便替换组件的实现不会导致中断，而这只能来自小心编程。

【讨论】：

乔恩，感谢您的见解。像 Erlang 这样的函数式语言对我来说非常陌生，所以我肯定需要研究这个消息传递的概念。有什么好的链接或图表说明这样的系统如何工作？

【解决方案3】：

在您的开发盒上进行“实时编码”固然很好，但是直接与已部署的服务器交互的方式使其更接近于“真实”。为此，您需要 网络感知 REPL。

clojure 以socket repl 的形式很好地提供了这一点。这允许您远程附加到已部署的 tomcat 服务器（例如）上正在运行的代码版本。然后，您可以附加您最喜欢的支持 swank 的开发工具并破解。

【讨论】：

【解决方案4】：

Clojure 几乎拥有作为实时编码语言您可能想要的一切。主要亮点：

交互式 REPL - 这样您就可以直接与正在运行的程序进行交互。即使我在做“传统编程”时，我也倾向于以交互方式编写代码，然后将我喜欢的部分复制到源文件中。 Clojure 就是按照这种方式设计的 - 程序中的几乎所有内容在运行时都是可检查、可修改和可替换的。
出色的并发支持 - 您可以使用 (future (some-function)) 之类的代码轻松启动并发后台任务。更重要的是，Clojure 的 STM 和对高性能不可变数据结构的强调将处理更微妙的并发方面（例如，如果我在渲染过程中更新实时数据结构会发生什么？？）
库可用性 - 它是一种 JVM 语言，因此您可以从 Java 生态系统中获取所需的所有音频、视频、IO 或计算工具。很容易将它们包装在 Clojure 的一两行代码中，以便您获得所需函数的简洁接口
宏 - 由于 Clojure 是一个 homoiconic language，您可以利用 Lisp 编写强大的宏来扩展语言的能力。您可以有效地构建您想要在实时环境中使用的确切语法，并让编译器在幕后完成创建完整代码的所有艰苦工作。
动态输入 - 这样做的好处可以说是双向的，但在尝试快速简洁地编写代码时，它肯定是一个巨大的好处。
拥有许多酷项目的活跃社区 - 在 Clojure 社区中，您可能会发现很多人对类似的实时编码技术感兴趣。

您可能会发现一些有趣的链接：

Paul Graham on Lisp - beating the averages
Live Clojure coding example with the Overtone sound synthesizer（SuperCollider 的前端）

【讨论】：

Clojure 看起来确实是一个不错的解决方案。它肯定需要转变思维，因为它来自 OOP 背景。似乎也有一个很棒的社区和大量的外部库。
Clojure 有这么多库的原因之一是它们中的许多都是 Java 库，它们封装在足够的 Clojure 中，可以为它们提供一个很好的类似于 Clojure 的 API。这是一个非常简单的任务，所以人们一直都在这样做......可能不久所有主要的 Java 库都会有 Clojure 版本。

【解决方案5】：

google appengine 上的 python 有 repot_api_shell.py。这不是一个完整的实时编码套件 - 带有 swank-clojure 的 emacs 上的 clojure 在将“实时编码”集成到日常开发节奏中方面已经有了更多的实际用途 - 但很多人没有意识到这是可能的在某些 python 环境中。

$ PYTHONPATH=. remote_api_shell.py -s dustin-getz.appspot.com
App Engine remote_api shell
Python 2.7.1 (r271:86832, Jun 16 2011, 16:59:05) 
[GCC 4.2.1 (Based on Apple Inc. build 5658) (LLVM build 2335.15.00)]
The db, users, urlfetch, and memcache modules are imported.

dustin-getz> import models
dustin-getz> models.BlogPost(title='a modern take on automated testing', link='https://docs.google.com/document/pub?id=1DUxQogBg45rOTK4c5_SfEHiQcvL5c207Ivcy-gDNx2s', dont_publish_feed=False).put()

dustin-getz> items = models.BlogPost.all().filter('dont_publish_feed =', False).order('-published_date').fetch(100)

dustin-getz> len(items)
58

dustin-getz> for item in items[:5]: print item.title
a modern take on automated testing
Notes: Running a startup on haskell
the [un]necessity of superstar middle management in bigcos
"everything priced above its proper value"
stages of growth as a software engineer

【讨论】：

【解决方案6】：

作为ZeroBrane Studio IDE 的一部分，我在 Lua 中实现了实时编码功能。它的工作方式与您描述的完全一样，在代码发生更改时重新加载应用程序。我正在研究可能的改进，以在运行时修改值以避免完全重新加载应用程序。这是一个纯粹的基于 Lua 的解决方案，不需要对 VM 进行任何修改。

您可以在此处查看当前实施的实时编码演示：http://notebook.kulchenko.com/zerobrane/live-coding-in-lua-bret-victor-style。

在使用/需要的语言功能方面，我依赖：

能够中断/恢复正在运行的应用程序（这基于 debug.hook 和 error() 调用），
远程与（未修改的）应用程序交互的能力（这是基于 debug.hook 完成的，TCP 与 select() 交互支持以检测是否从主机发送新请求，以及在协程上在主应用程序和实时编码模块之间切换），以及
将新代码注入应用程序的能力（这种机制也使用协同例程，但我确信还有其他选择）。也有可能只注入一个修改过的片段，但它需要在函数级别，如果这个函数是其他函数的本地函数，你也需要包含它等等。

【讨论】：

【解决方案7】：

我正在为 PyDev 的 Python 编辑器开发实时编码功能。它的灵感来自 Bret Victor 的Inventing on Principle talk，我已经实现了程序状态显示以及海龟图形。当您在 Eclipse 中键入 Python 代码时，它们都会更新。

该项目托管在GitHub，我已经发布了demo video，以及tutorial。

我使用的 Python 的主要特性是抽象语法树和动态代码执行。我获取用户的代码，将其解析成树，然后检测任何赋值语句、循环迭代和函数调用。对树进行检测后，我会执行它并显示报告或绘制请求的海龟图形。

我还没有实现其他答案讨论的交换功能。相反，我总是将代码运行到完成或超时。我将实时编码设想为对测试驱动开发的增强，而不是作为破解实时应用程序的一种方式。不过，我会更多地考虑更换实时应用程序的各个部分可以让我做什么。

【讨论】：

【解决方案8】：

Smalltalk 可能是最好的选择。与其他人不同的是，它有一个完整的 IDE 用于实时编码，而不仅仅是一个 REPL

【讨论】：