Метод розширення можливостей повторного використання програмних компонентів шляхом реалізації traits в .NET

Abstract

The article describes a method improving code reusability by implementing traits in .NET. The main methods for improving the possibilities of reusing software components in the object-oriented programming paradigm are analyzed. The advantages and disadvantages of multiple and single inheritance are analyzed. It is established that multiple inheritance has a positive effect on modularity and on the code reusability, however, it can lead to a more complex class hierarchy, has more complex semantics and is not always supported by the programming language. As an alternative to inheritance, the use of composition to ensure the reuse of software components is considered. The concept of traits is analyzed, which utilizes composition and is implemented in a number of modern programming languages as an alternative to multiple inheritance. As a result of the analysis, it is established that traits allow you to obtain functionality similar to multiple inheritance without drawbacks it causes. A number of proposals for expanding the concept by adding the ability to define states are also analyzed. Based on this, a traits model was developed for implementation in .NET, which allows defining states and providing better control over member overriding during composition. Since composition can be implemented by utilizing metaprogramming techniques, the corresponding .NET platform metaprogramming toolkit was analyzed. As a result of the analysis, it was determined that the Incremental Source Generators tool in combination with the Roslyn API will allow achieving the desired result. For this purpose, it is proposed to use a code generator that will generate partial declarations of classes that will contain members of the corresponding trait. As an alternative to keywords, it is proposed to use metadata attributes to control the behavior of such a code generator. Such a code generator should work not only during compilation, but also react to the source code changes. This method will allow fully implementing the traits concept in .NET, which will help improve code reusability when developing on this platform.У статті розглядається метод розширення можливостей повторного використання програмних компонентів шляхом реалізації traits в .NET. Проаналізовано основні методи покращення можливостей повторного використання програмних компонентів в об\"єктно-орієнтованій парадигмі програмування. Проаналізовано переваги та недоліки множинного та одиничного наслідування. Встановлено, що множинне наслідування має позитивний ефект на модульність та на можливості повторного використання компонентів, проте його використання може призвести до складнішої ієрархії класів та не завжди підтримується мовою програмування. В якості альтернативи наслідуванню розглянуто використання композиції для забезпечення повторного використання програмних компонентів. Проаналізовано концепт traits, який реалізовано у низці сучасних мов програмування в якості альтернативи множинному наслідуванню. В результаті аналізу встановлено, що traits дозволяє отримати схожий до множинного наслідування функціонал. Також проаналізовано пропозиції щодо розширення концепту за рахунок додавання можливості визначати стани, а не тільки поведінку. На основі цього розроблено модель traits для реалізації в .NET, що дозволяє визначати стани та забезпечити кращий контроль над перевантаженням членів при композиції. Оскільки композицію можна реалізувати за рахунок використання інструментів метапрограмування, то було проаналізовано відповідний інструментарій платформи .NET. У результаті аналізу визначено, що інструмент Incremental Source Generators у комбінації з Roslyn API дозволить досягти бажаного результату. Для цього запропоновано використовувати генератор коду, що буде генерувати часткові об\"явлення класів, які міститимуть члени відповідного trait"а. В якості альтернативи ключовим словам запропоновано використовувати атрибути метаданих для контролю поведінки такого генератора коду. Генератор коду має спрацьовувати не лише під час компіляції, а й при змінах у вихідному коді. Такий метод дозволить повною мірою реалізувати концепт traits в .NET, що сприятиме покращенню можливостей повторного використання програмних компонентів при розробці на цій платформі.