Een Interface Definition Language (IDL) definieert de interface die programma's of systemen moeten gebruiken bij de communicatie met elkaar. IDL's worden gebruikt om de typen, methoden en gegevensformaten te beschrijven die twee of meer softwarecomponenten moeten gebruiken om te communiceren, meestal tussen verschillende programmeertalen of netwerkomgevingen. Het doel van een IDL is om interoperabiliteit te garanderen door een duidelijke, taalonafhankelijke interfacespecificatie te bieden.
IDL's zijn vooral nuttig in gedistribueerde systemen, waar componenten op verschillende platforms draaien of in verschillende programmeertalen zijn geschreven. Door interfaces in een IDL te definiëren, kunnen ontwikkelaars code genereren waarmee deze diverse componenten kunnen communiceren. Deze naadloze communicatie is cruciaal in veel domeinen, zoals webservices (met behulp van WSDL voor SOAP of GraphQL voor APIs), objectaanvraagmakelaars (zoals CORBA) en externe procedureaanroepen (RPC), inclusief moderne implementaties zoals gRPC.
Een korte geschiedenis van IDL (Interface Definition Language)
Het concept van Interface Definition Languages ​​(IDL's) is geëvolueerd naast de ontwikkeling van gedistribueerd computergebruik en de behoefte aan diverse systemen om te communiceren. De geschiedenis van IDL’s is verweven met de evolutie van computernetwerken, externe procedureaanroepen (RPC)en objectgeoriënteerd programmeren.
De wortels van IDL zijn terug te voeren op de ontwikkeling van Remote Procedure Call (RPC)-mechanismen in de jaren zeventig. RPC maakte het mogelijk dat functies op een extern systeem konden worden uitgevoerd alsof ze lokaal waren, waardoor een manier nodig was om de interfaces voor deze externe functies te definiëren.
In de jaren tachtig begonnen technologieën zoals Sun's RPC het gebruik van IDL's te formaliseren om de interfaces voor externe procedureaanroepen te definiëren. Sun RPC gebruikte een IDL om de gegevenstypen en handtekeningen voor externe functies te specificeren, waardoor verschillende systemen via een netwerk konden communiceren.
De Object Management Group (OMG) introduceerde eind jaren tachtig de Common Object Request Broker Architecture (CORBA). CORBA's IDL maakte de definitie mogelijk van interfaces voor objecten die op afstand konden worden aangeroepen, en speelde een cruciale rol bij de adoptie van objectgeoriënteerde benaderingen in gedistribueerd computergebruik.
In de jaren negentig breidden IDL's zich uit naar verschillende domeinen. Microsoft introduceerde het Component Object Model (COM) en het Distributed Component Object Model (DCOM), die IDL gebruikten om interfaces tussen componenten in een netwerkomgeving te definiëren.
De groei van het internet leidde tot de ontwikkeling van webservices en het gebruik van Web Services Description Language (WSDL) als IDL voor het definiëren van webservice-interfaces. WSDL maakte het mogelijk dat verschillende webservices konden communiceren met behulp van op XML gebaseerde berichten, ongeacht de onderliggende programmeertalen of platforms.
In de jaren 2000 en daarna zijn nieuwere IDL's en serialisatieformaten geïntroduceerd die zijn ontworpen voor efficiëntere communicatie en betere ondersteuning voor moderne programmeerparadigma's. Voorbeelden zijn onder meer de Protocol Buffers (Protobuf) van Google, die wordt gebruikt met gRPC voor krachtige RPC, en Apache Thrift van Facebook, die wordt gebruikt voor de ontwikkeling van schaalbare diensten in meerdere talen.
De opkomst van API's en microservices-architectuur heeft het belang van IDL's voor het definiëren van duidelijke, robuuste interfaces tussen services benadrukt. GraphQL, ontwikkeld door Facebook in 2012 en open source in 2015, biedt een krachtige IDL voor het definiëren van dataquery's en -manipulaties in een flexbare, efficiënte manier.
Tegenwoordig blijven IDL's evolueren, waarbij de voortdurende ontwikkeling zich richt op het verbeteren van de prestaties, interoperabiliteit en het vermogen om met complexe datastructuren en workflows om te gaan. De trend naar cloud computergebruik, microservices en containerisatie onderstrepen verder het belang van efficiënte, goed gedefinieerde interfaces voor communicatie tussen gedistribueerde systemen.
Interfacedefinitie Taalgebruiksscenario's
Interface Definition Languages ​​(IDL's) dienen verschillende doeleinden bij de ontwikkeling van software en systeemintegratie, en komen tegemoet aan de behoefte aan duidelijke en consistente definities van hoe verschillende softwarecomponenten met elkaar omgaan. Hier zijn enkele belangrijke gebruiksscenario's voor IDL's:
- Remote Procedure Call (RPC)-systemen. IDL's definiëren de interfaces voor functies of procedures die kunnen worden uitgevoerd op een extern systeem, waardoor de communicatie tussen services die op verschillende computers of netwerken worden uitgevoerd, wordt vergemakkelijkt. Dit is cruciaal voor gedistribueerde systemen waarbij delen van een applicatie verspreid zijn over verschillende locaties.
- Object Request Brokers (ORB's). In systemen als CORBA (Common Object Request Broker Architecture) beschrijven IDL's de methoden en gegevenstypen van objecten die op afstand kunnen worden aangeroepen. Hierdoor kunnen objecten in verschillende programmeertalen of op verschillende platforms naadloos met elkaar communiceren.
- Web services. Voor op SOAP gebaseerde webservices fungeert WSDL (Web Services Description Language) als een IDL, waarbij de beschikbare bewerkingen via de webservice en het formaat van de aanvraag- en antwoordberichten worden gedefinieerd. Dit zorgt voor interoperabiliteit tussen webservices en hun klanten, ongeacht hun onderliggende implementaties.
- API-ontwikkeling. IDL's worden gebruikt om de eindpunten, aanvraag-/antwoordstructuren en het gedrag van API's te definiëren. Dit is met name relevant in RESTful API's en modernere GraphQL API's, waar de IDL het schema specificeert voor queries, mutaties en de gegevenstypen die worden uitgewisseld tussen de client en server.
- Microservices-architecturen. in microservices-architecturenvergemakkelijken IDL's de definitie van duidelijke contracten tussen verschillende diensten. Dit maakt onafhankelijke ontwikkeling en implementatie van services mogelijk en zorgt er tegelijkertijd voor dat ze effectief kunnen communiceren, wat essentieel is voor de flexibiliteit en schaalbaarheid van op microservices gebaseerde applicaties.
- Cross-taalontwikkeling. IDL's maken het genereren van codestubs in meerdere programmeertalen mogelijk, waardoor de integratie van componenten die in verschillende talen zijn geschreven mogelijk is. Deze mogelijkheid is nuttig in complexe systemen waar verschillende componenten kunnen worden geoptimaliseerd door ze te implementeren in talen die het meest geschikt zijn voor hun taken.
- Gegevensserialisatie en deserialisatie. Technologieën zoals de Protocol Buffers van Google gebruiken IDL's om gestructureerde gegevens te definiëren. Dit maakt efficiënte serialisatie en deserialisatie van gegevens voor opslag of verzending mogelijk, waardoor de communicatie tussen verschillende delen van een systeem of over netwerkgrenzen heen wordt geoptimaliseerd.
- Systeemdocumentatie. IDL's bieden formele, machinaal leesbare documentatie van de interface van een systeem, die kan worden gebruikt om voor mensen leesbare documentatie te genereren of om de ontwikkeling van clientbibliotheken en tools te begeleiden. Deze mogelijkheid vergroot het begrip en vergemakkelijkt de integratie van verschillende softwarecomponenten.
Software gebaseerd op IDL – Voorbeelden
Hier zijn de meest voorkomende voorbeelden van software die IDL-mogelijkheden gebruikt:
- CORBA (Common Object Request Broker-architectuur). CORBA gebruikt zijn eigen IDL om de interfaces te definiëren die objecten presenteren aan de buitenwereld, waardoor naadloze communicatie tussen objecten mogelijk wordt, ongeacht waar ze zich bevinden of in welke taal ze zijn geschreven. CORBA IDL is cruciaal voor het definiëren van cross-taal- en platformonafhankelijke objecten interfaces.
- gRPC (Google Remote Procedure Call). gRPC gebruikt Protocol Buffers (Protobuf) als IDL, waarmee ontwikkelaars eenvoudige services en hun methodeparameters en retourtypen kunnen definiëren. Het is een open-source RPC-framework dat client- en server toepassingen om transparant te communiceren en maakt het eenvoudiger om verbonden systemen te bouwen. gRPC is ontworpen voor zowel krachtig als hoogproductief ontwerp van gedistribueerde applicaties.
- Webservices (SOAP en WSDL). Voor SOAP-gebaseerde webservices fungeert WSDL (Web Services Description Language) als de IDL, die de netwerkservice-interfaces beschrijft in een machinaal verwerkbaar formaat. WSDL definieert hoe toegang wordt verkregen tot een webservice, inclusief de bewerkingen die de service openbaar maakt, de gebruikte berichten en de protocolbindingen. Deze standaardisatie maakt het mogelijk dat verschillende systemen via het internet kunnen communiceren via gedefinieerde interfaces.
- Spaarzaamheid (Apache Spaarzaamheid). Apache Thrift gebruikt zijn IDL om services voor talloze talen te definiëren en te creëren. Het biedt de tools om services te schrijven die naadloos samenwerken C ++, Java, Python, PHP, Ruby, Erlang, Perl, Haskell, C#, Cacao, JavaScript, Node.js, Smalltalk, OCaml en Delphi en andere talen. Thrift is ontworpen om efficiënt te zijn en om het schrijven van diensten in meerdere talen eenvoudiger te maken.
- GraphQL. GraphQL gebruikt een schemadefinitietaal (SDL) om de structuur te definiëren van gegevens die kunnen worden opgevraagd uit een server. Het specificeert de soorten gegevens, de relaties tussen typen en de beschikbare query's en mutaties. In tegenstelling tot traditionele IDL's, die interfaces definiëren voor procedureaanroepen, richt GraphQL zich op gegevenstoegang en -manipulatie. Het stelt klanten in staat precies de gegevens op te vragen die ze nodig hebben, waardoor het zeer efficiënt is voor complexe applicaties en microservices.
- Protocolbuffers (Protobuf). Protocolbuffers, ontwikkeld door Google, gebruiken een eenvoudige IDL om gestructureerde gegevens te definiëren. Dit schema wordt vervolgens gecompileerd tot broncode in verschillende talen, waardoor eenvoudige serialisatie en deserialisatie van gestructureerde gegevens mogelijk is. Protobuf wordt veel gebruikt in RPC-systemen, gegevensopslag en communicatieprotocollen om compatibiliteit tussen verschillende systemen en talen te garanderen.
