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元對象

在電腦科學中，元對象（metaobject）是操縱、建立、描述或實現對象（包括自身）的對象。適用於元對象的對象叫做基礎對象。元對象可以定義的一些資訊包括：基礎對象的類型、介面、類、方法、特性、解析樹等。元對象是電腦科學反射概念的例子，這裏的系統（通常在執行時間）能訪問它自己的內部結構。反射在根本上確使一個系統能現場重寫自身，在其執行時改變自己的實現[1]。

元對象協定

元對象協定（MOP：metaobject protocol）提供了訪問和操縱對象系統的結構和行為的詞彙表（協定）。元對象協定的典型功能包括[2]：

  • 建立或刪除一個新類，
  • 建立一個新屬性或方法，
  • 致使一個類繼承自一個不同的類（「變更類結構」），
  • 產生或變更定義一個類的方法的代碼。

進一步的說，元對象協定不只是到底層實現的介面，轉而，通過元對象協定，對象系統是依據元對象系統而遞歸實現的，而它自身在理論上是依據元-元對象系統來實現的，以此類推直到任意一個基礎情況（對象系統的一個一致性狀態（英語：State (computer science)））被確定，協定就自身而言，是在這些實現層級之間的遞歸泛函聯絡。

元對象協定對立於伯特蘭·邁耶的開閉原則，它聲稱軟件對象系統，應當「開放擴充」而「關閉修改」。這個原則有效的劃分了，對其做出增加的擴充對象，和對其重定義的修改對象之間的不同，提出前者是需要的質素（「對象應當可以擴充來滿足將來使用情況的要求」），而後者是不需要的（「對象應當提供拒絕概要修訂的穩定的介面」）。元對象協定與之相反，透明的暴露對象的內部構成，和就系統自身而言的整個對象系統。實際上，這意味着編程者可以使用對象來重定義自身，可能要以非常複雜的方式。

以元對象協定方式實現對象系統，開放了徹底自主的重新設計的可能性，提供了深度靈活性，但介入了可能的複雜性，和難以理解的元穩定性問題（例如，對象系統不可以破壞性更新它自己的元對象協定，這是它的內部自我表示，但是某些更新的潛在破壞性要預測出來，是件不平凡之事，並可能難以推理），這依賴於想要的修改所傳播到的遞歸深度[3]。由於這些原因，當元對象協定出現於一個語言之中的時候，通常被適度使用並用於特殊用途，比如以複雜方式轉換其他軟件或自身的軟件，例如在逆向工程中用到的那些軟件[4]。

執行時間和編譯時間

在於執行時間不能獲得編譯的時候，元對象協定的實現就有額外的複雜性。例如，有可能通過這種協定變更類型層級，但是這麼做可能導致，用可替代類模型定義編譯的代碼出問題。一些環境找到了有創意的解決方法，比如通過在編譯時間處理元對象問題。一個好例子是OpenC++[5]。語意網的物件導向模型，比多數標準對象系統更加動態，並一致於執行時間元對象協定。例如，在語意網中模型類被預期變更它們的相互關係，並有叫做分類器的一個特殊的推論引擎，可以驗證和分析演化中的類模型[6]。

用途

第一個元對象協定，是在Xerox PARC開發的物件導向程式設計語言Smalltalk之中的元類。隨後的Common Lisp對象系統（CLOS），受到Smalltalk協定，還有Brian C. Smith（英語：Brian Cantwell Smith）在3-Lisp作為求值器無窮塔上的原創研究的影響[7]。CLOS模型，不像Smalltalk模型，允許一個類有多於一個超類；這引起了額外的複雜性，比如有解決某些對象實例的類沿襲（lineage）的問題。CLOS還允許動態多方法分派，這是通過泛化函數來處理的，而非Smalltalk的單一分派中的訊息傳遞[8]。描述Common Lisp中元對象協定的語意和實現的最有影響的圖書，是Gregor Kiczales（英語：Gregor Kiczales）等人的《元對象協定的藝術（英語：The Art of the Metaobject Protocol）》[9]。

元對象協定還廣泛的用於軟件工程應用中。在幾乎所有的商業CASE、代碼重構和整合式開發環境中，都有某種形式的元對象協定，用來表示和操縱設計工件[10][11][12]。

元對象協定是實現面向方面編程的一種方式。很多MOP的早期創立者，包括Gregor Kiczales（英語：Gregor Kiczales），此後成為了面向切面編程的主要倡導者。PARC僱用了Kiczales等人，為不擁有原生元對象協定的Java設計了AspectJ（英語：AspectJ）。

參見

參照

  1. ^ Smith, Brian C. Procedural Reflection In Programming Languages. MIT Technical Report. 1982-01-01, (MIT-LCS-TR-272) [16 December 2013]. （原始內容存檔於13 December 2015）. 
  2. ^ Foote, Brian; Ralph Johnson. Reflective Facilities in Smalltalk-80. Oopsla '89. 1–6 October 1989: 327–335 [16 December 2013]. ISBN 0897913337. doi:10.1145/74877.74911. （原始內容存檔於2021-03-24）. 
  3. ^ The Art of the Metaobject Protocol, Appendix C — Living with Circularity
  4. ^ Favre, Lilliana; Liliana Martinez; Claudia Pereira. MDA-Based Reverse Engineering of Object Oriented Code. Springer. 2009. ISBN 978-3-642-01861-9. doi:10.1007/978-3-642-01862-6_21. 
  5. ^ Chiba, Shigeru. A Metaobject Protocol for C++. Oopsla '95. 1995: 285–299 [27 December 2013]. ISBN 978-0897917032. doi:10.1145/217838.217868. （原始內容存檔於2013-12-29）. 
  6. ^ Knublauch, Holger; Oberle, Daniel; Tetlow, Phil; Wallace, Evan. A Semantic Web Primer for Object-Oriented Software Developers. W3C. 2006-03-09 [2008-07-30]. （原始內容存檔於2018-01-06）. 
  7. ^ Brian Cantwell Smith, Procedural Reflection in Programming Languages, Department of Electrical Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute of Technology, PhD dissertation, 1982.
    3-lisp: an infinite tower of meta-circular interpreters. [2023-01-26]. （原始內容存檔於2023-01-26）. 
    Daniel P. Friedman; Mitchell Wand. The mystery of the tower revealed. The mystery of the tower revealed: A non-reflective description of the reflective tower. 1988: 298–307 [2023-01-26]. ISBN 978-0897912006. doi:10.1145/319838.319871. （原始內容存檔於2023-01-26）. 
  8. ^ Integrating Object-Oriented and Functional Programming (PDF). [7 July 2016]. （原始內容存檔 (PDF)於2020-07-09）. 
  9. ^ Gregor Kiczales（英語：Gregor Kiczales）, Jim des Rivieres, Daniel G. Bobrow（英語：Daniel G. Bobrow）. The Art of the Metaobject Protocol (PDF). MIT Press. 1991 [2022-03-11]. ISBN 0-262-61074-4. （原始內容 (PDF)存檔於2022-02-05）. 
    The Art of the Metaobject Protocol, Chapters 5 and 6 in Hypertext （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
  10. ^ Johnson, Lewis; David R. Harris; Kevin M. Benner; Martin S. Feather. Aries: The Requirements/Specification Facet for KBSA. Rome Laboratory Final Technical Report. October 1992,. RL-TR-92-248. 
  11. ^ The Origin of Refine (PDF). www.metaware.fr. Metaware White Paper. [6 January 2014]. （原始內容 (PDF)存檔於7 January 2014）. 
  12. ^ OMG's MetaObject Facility. omg.org. Object Management Group. [7 January 2014]. （原始內容存檔於2021-05-11）. 
  13. ^ OpenC++ Home Page. [2021-03-28]. （原始內容存檔於2020-12-05）. 

外部連結


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