Eine Interface Definition Language (IDL) definiert die Schnittstelle, die Programme oder Systeme bei der Kommunikation miteinander verwenden sollen. IDLs werden verwendet, um die Typen, Methoden und Datenformate zu beschreiben, die zwei oder mehr Softwarekomponenten für die Interaktion verwenden müssen, typischerweise über verschiedene Programmiersprachen oder vernetzte Umgebungen. Das Ziel einer IDL besteht darin, die Interoperabilität durch die Bereitstellung einer klaren, sprachunabhängigen Schnittstellenspezifikation sicherzustellen.
IDLs sind besonders nützlich in verteilten Systemen, in denen Komponenten auf unterschiedlichen Plattformen laufen oder in unterschiedlichen Programmiersprachen geschrieben sind. Durch die Definition von Schnittstellen in einer IDL können Entwickler Code generieren, der die Kommunikation dieser verschiedenen Komponenten ermöglicht. Diese nahtlose Kommunikation ist in vielen Bereichen von entscheidender Bedeutung, beispielsweise bei Webdiensten (unter Verwendung von WSDL für SOAP oder GraphQL für). APIs), Objektanforderungsbroker (wie CORBA) und Remoteprozeduraufrufe (RPC), einschließlich moderner Implementierungen wie gRPC.
Eine kurze Geschichte von IDL (Interface Definition Language)
Das Konzept der Interface Definition Languages ​​(IDLs) hat sich parallel zur Entwicklung des verteilten Rechnens und dem Bedarf an unterschiedlichen Kommunikationssystemen weiterentwickelt. Die Geschichte der IDLs ist mit der Entwicklung der Computernetzwerke verknüpft. Remoteprozeduraufrufe (RPC)und objektorientierte Programmierung.
Die Wurzeln von IDL lassen sich auf die Entwicklung von RPC-Mechanismen (Remote Procedure Call) in den 1970er Jahren zurückführen. RPC ermöglichte die Ausführung von Funktionen auf einem Remote-System, als wären sie lokal, was eine Möglichkeit zur Definition der Schnittstellen für diese Remote-Funktionen erforderte.
In den 1980er Jahren begannen Technologien wie Suns RPC, die Verwendung von IDLs zur Definition der Schnittstellen für Remote-Prozeduraufrufe zu formalisieren. Sun RPC nutzte eine IDL, um die Datentypen und Signaturen für Remote-Funktionen anzugeben und so die Kommunikation verschiedener Systeme über ein Netzwerk zu ermöglichen.
Die Object Management Group (OMG) führte Ende der 1980er Jahre die Common Object Request Broker Architecture (CORBA) ein. CORBAs IDL ermöglichte die Definition von Schnittstellen für Objekte, die aus der Ferne aufgerufen werden konnten, und spielte eine entscheidende Rolle bei der Einführung objektorientierter Ansätze im verteilten Rechnen.
In den 1990er Jahren wurden IDLs auf verschiedene Bereiche ausgeweitet. Microsoft führte das Component Object Model (COM) und das Distributed Component Object Model (DCOM) ein, die IDL zur Definition von Schnittstellen zwischen Komponenten in einer Netzwerkumgebung verwendeten.
Das Wachstum des Internets führte zur Entwicklung von Webdiensten und zur Verwendung der Web Services Description Language (WSDL) als IDL zur Definition von Webdienstschnittstellen. WSDL ermöglichte die Kommunikation verschiedener Webdienste über XML-basierte Nachrichten, unabhängig von den zugrunde liegenden Programmiersprachen oder Plattformen.
In den 2000er Jahren und danach wurden neuere IDLs und Serialisierungsformate eingeführt, die für eine effizientere Kommunikation und eine bessere Unterstützung moderner Programmierparadigmen entwickelt wurden. Beispiele hierfür sind Googles Protocol Buffers (Protobuf), das mit gRPC für Hochleistungs-RPC verwendet wird, und Facebooks Apache Thrift, das für die skalierbare, sprachübergreifende Entwicklung von Diensten verwendet wird.
Das Aufkommen von APIs und Microservices-Architekturen hat die Bedeutung von IDLs für die Definition klarer, robuster Schnittstellen zwischen Diensten hervorgehoben. GraphQL wurde 2012 von Facebook entwickelt und 2015 als Open-Source-Lösung veröffentlicht. Es bietet ein leistungsstarkes IDL zum Definieren von Datenabfragen und -manipulationen in einem flexible, effiziente Art und Weise.
Heutzutage entwickeln sich IDLs weiter, wobei der Schwerpunkt der laufenden Entwicklung auf der Verbesserung der Leistung, Interoperabilität und der Fähigkeit zur Handhabung komplexer Datenstrukturen und Arbeitsabläufe liegt. Der Trend zu cloud Computing, Microservices und Containerisierung unterstreichen die Bedeutung effizienter, klar definierter Schnittstellen für die Kommunikation zwischen verteilten Systemen.
Anwendungsfälle für Schnittstellendefinitionssprachen
Interface Definition Languages ​​(IDLs) dienen einer Vielzahl von Zwecken in der Softwareentwicklung und Systemintegration und erfüllen den Bedarf an klaren und konsistenten Definitionen für die Interaktion verschiedener Softwarekomponenten. Hier sind einige wichtige Anwendungsfälle für IDLs:
- RPC-Systeme (Remote Procedure Call).. IDLs definieren die Schnittstellen für Funktionen oder Prozeduren, die auf einem Remote-System ausgeführt werden können, und erleichtern so die Kommunikation zwischen Diensten, die auf verschiedenen Computern oder Netzwerken ausgeführt werden. Dies ist von entscheidender Bedeutung für verteilte Systeme, bei denen Teile einer Anwendung über verschiedene Standorte verteilt sind.
- Objektanforderungsbroker (ORBs). In Systemen wie CORBA (Common Object Request Broker Architecture) beschreiben IDLs die Methoden und Datentypen von Objekten, die remote aufgerufen werden können. Dadurch können Objekte in verschiedenen Programmiersprachen oder auf verschiedenen Plattformen nahtlos miteinander kommunizieren.
- Web-Services. Bei SOAP-basierten Webdiensten fungiert WSDL (Web Services Description Language) als IDL und definiert die über den Webdienst verfügbaren Vorgänge sowie das Format von Anforderungs- und Antwortnachrichten. Dies gewährleistet die Interoperabilität zwischen Webdiensten und ihren Clients, unabhängig von den zugrunde liegenden Implementierungen.
- API-Entwicklung. IDLs werden verwendet, um die Endpunkte, Anforderungs-/Antwortstrukturen und Verhaltensweisen von APIs zu definieren. Dies ist insbesondere bei RESTful-APIs und moderneren GraphQL-APIs relevant, bei denen die IDL das Schema für Abfragen, Mutationen und die zwischen dem Client und ausgetauschten Datentypen angibt server.
- Microservices-Architekturen. in Microservices-ArchitekturenIDLs erleichtern die Definition klarer Verträge zwischen verschiedenen Diensten. Dies ermöglicht die unabhängige Entwicklung und Bereitstellung von Diensten und stellt gleichzeitig sicher, dass diese effektiv kommunizieren können, was für die Agilität und Skalierbarkeit von Microservices-basierten Anwendungen von entscheidender Bedeutung ist.
- Sprachübergreifende Entwicklung. IDLs ermöglichen die Generierung von Code-Stubs in mehreren Programmiersprachen und ermöglichen so die Integration von in verschiedenen Sprachen geschriebenen Komponenten. Diese Fähigkeit ist in komplexen Systemen von Vorteil, in denen verschiedene Komponenten optimiert werden können, indem sie in Sprachen implementiert werden, die für ihre Aufgaben am besten geeignet sind.
- Datenserialisierung und Deserialisierung. Technologien wie Protocol Buffers von Google verwenden IDLs, um strukturierte Daten zu definieren. Dies ermöglicht eine effiziente Serialisierung und Deserialisierung von Daten zur Speicherung oder Übertragung und optimiert die Kommunikation zwischen verschiedenen Teilen eines Systems oder über Netzwerkgrenzen hinweg.
- Systemdokumentation. IDLs stellen eine formale, maschinenlesbare Dokumentation der Schnittstelle eines Systems bereit, die zur Erstellung einer für Menschen lesbaren Dokumentation oder als Leitfaden für die Entwicklung von Client-Bibliotheken und -Tools verwendet werden kann. Diese Fähigkeit verbessert das Verständnis und erleichtert die Integration verschiedener Softwarekomponenten.
Auf IDL basierende Software – Beispiele
Hier sind die häufigsten Beispiele für Software, die IDL-Funktionen nutzt:
- CORBA (Common Object Request Broker-Architektur). CORBA verwendet seine eigene IDL, um die Schnittstellen zu definieren, die Objekte der Außenwelt präsentieren, und ermöglicht so eine nahtlose Kommunikation zwischen Objekten, unabhängig davon, wo sie sich befinden oder in welcher Sprache sie geschrieben sind. CORBA IDL ist entscheidend für die Definition sprach- und plattformübergreifender Objekte Schnittstellen.
- gRPC (Google Remote Procedure Call). gRPC verwendet Protokollpuffer (Protobuf) als IDL, wodurch Entwickler einfache Dienste und ihre Methodenparameter und Rückgabetypen definieren können. Es handelt sich um ein Open-Source-RPC-Framework, das Client- und server ermöglicht eine transparente Kommunikation von Anwendungen und erleichtert den Aufbau vernetzter Systeme. gRPC ist sowohl für das leistungsstarke als auch für das hochproduktive Design verteilter Anwendungen konzipiert.
- Webdienste (SOAP und WSDL). Für SOAP-basierte Webdienste dient WSDL (Web Services Description Language) als IDL und beschreibt die Netzwerkdienstschnittstellen in einem maschinenverarbeitbaren Format. WSDL definiert, wie auf einen Webdienst zugegriffen wird, einschließlich der Vorgänge, die der Dienst bereitstellt, der verwendeten Nachrichten und der Protokollbindungen. Diese Standardisierung ermöglicht es verschiedenen Systemen, über definierte Schnittstellen über das Web zu interagieren.
- Thrift (Apache Thrift). Apache Thrift verwendet seine IDL, um Dienste für zahlreiche Sprachen zu definieren und zu erstellen. Es bietet die Tools zum Schreiben von Diensten, die nahtlos miteinander zusammenarbeiten C ++, Javac, Python, PHP, Ruby, Erlang, Perl, Haskell, C#, Kakao, JavaScript, Node.js, Smalltalk, OCaml und Delphi und andere Sprachen. Thrift ist darauf ausgelegt, effizient zu sein und das Schreiben sprachübergreifender Dienste zu erleichtern.
- GraphQL. GraphQL verwendet eine Schemadefinitionssprache (SDL), um die Struktur von Daten zu definieren, die von a abgefragt werden können server. Es gibt die Datentypen, die Beziehungen zwischen den Typen sowie die verfügbaren Abfragen und Mutationen an. Im Gegensatz zu herkömmlichen IDLs, die Schnittstellen für Prozeduraufrufe definieren, konzentriert sich GraphQL auf den Datenzugriff und die Datenbearbeitung. Es ermöglicht Kunden, genau die Daten anzufordern, die sie benötigen, was es für komplexe Anwendungen und Microservices äußerst effizient macht.
- Protokollpuffer (Protobuf). Protocol Buffers, entwickelt von Google, verwenden eine einfache IDL, um strukturierte Daten zu definieren. Dieses Schema wird dann in Quellcode in verschiedenen Sprachen kompiliert, was eine einfache Serialisierung und Deserialisierung strukturierter Daten ermöglicht. Protobuf wird häufig in RPC-Systemen, Datenspeichern und Kommunikationsprotokollen verwendet, um die Kompatibilität zwischen verschiedenen Systemen und Sprachen sicherzustellen.
