doc/sysdesign.lyx

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  25
  26 \layout Title
  27
  28 Slate System Design
  29 \layout Author
  30
  31 Brian T.
  32  Rice
  33 \newline
  34 Lee Salzman
  35 \layout Abstract
  36
  37 This paper outlines the plans for and documents Slate language and environment
  38  design decisions, the motivations behind them, and open questions.
  39 \layout Standard
  40
  41
  42 \begin_inset LatexCommand \tableofcontents{}
  43
  44 \end_inset
  45
  46
  47 \layout Section
  48
  49 Introduction
  50 \layout Standard
  51
  52 Slate is a
  53 \begin_inset Quotes eld
  54 \end_inset
  55
  56 clean slate
  57 \begin_inset Quotes erd
  58 \end_inset
  59
  60  variant of the Smalltalk language and system idea.
  61  The project was started in 2000 as a series of experiments to see what
  62  could be made of the Self project results to benefit everyone.
  63  Numerous models were tried and thrown out.
  64  Finally, we decided to take a few principles and re-work the Smalltalk
  65  language without bothering the syntax or mind-set involved unnecessarily.
  66  The result was surprisingly usable and still afforded us a large enough
  67  expansion on the original expressive power to justify building a new system
  68  around it.
  69  This paper presents the ideas involved in what resulted, and details some
  70  plans for the design.
  71 \layout Section
  72
  73 Semantics
  74 \layout Subsection
  75
  76 Smalltalk Basis
  77 \layout Standard
  78
  79 Slate is largely based on objects as sets of properties with methods defined
  80  on them, which are dynamically activated by message-sends from other objects.
  81  Pieces of code can be encapsulated and remotely activated as block objects.
  82  Block objects in Slate have closure semantics: the scope which defines
  83  the block of code is remembered by the block wherever it is passed.
  84 \layout Subsection
  85
  86 Multi-method Dispatch
  87 \layout Standard
  88
  89 Slate uses a method-lookup algorithm that cooperatively involves all arguments.
  90  In order to be intuitive for those coming from a single-dispatch background,
  91  method precedence is associative with the left-most arguments.
  92  However, Slate does not yield privileged access to any single method argument
  93  by default.
  94 \layout Standard
  95
  96 Multiple dispatch is a complex process, so it involves a performance penalty.
  97  Traditional implementations compile a table of methods with the same name,
  98  and select a method from the table based on the message-send signature.
  99  Slate's lookup system is lazier than this, by having each object remember
 100  its
 101 \begin_inset Quotes eld
 102 \end_inset
 103
 104 roles
 105 \begin_inset Quotes erd
 106 \end_inset
 107
 108  in methods, and traversing up the inheritance chains until a first-appropriate-
 109 method is found.
 110  This basic principle allows a simple dynamic system which only imposes
 111  a significant penalty for multiple dispatchings when they are used.
 112 \layout Standard
 113
 114 The benefits to be reaped basically amounts to clarity and a removal of
 115  a level of indirection in the case where multiple dispatch is often emulated
 116  in regular systems.
 117  The common
 118 \begin_inset Quotes eld
 119 \end_inset
 120
 121 double dispatch
 122 \begin_inset Quotes erd
 123 \end_inset
 124
 125  pattern has turned out to constitute the majority of multiple dispatch
 126  cases, and some libraries are a lot more lucid once translated if they
 127  heavily involve binary operators involving both types in the logic.
 128 \layout Subsection
 129
 130 Prototypes
 131 \layout Standard
 132
 133 Methods may be installed on any instance in the system, including immediate
 134  objects (Integers, Characters, etc.).
 135  So, handling Singleton objects in any argument position is more directly
 136  expressed.
 137  This is more significant when laying out an environment and customizing
 138  the various objects within for tasks, without having to delineate distinct
 139  classes for each functionality.
 140 \layout Subsection
 141
 142 Methods as Named Closures
 143 \layout Standard
 144
 145 Slate's methods are developed as an extension of the definition of code
 146  blocks.
 147  A method's signature is followed by a block definition.
 148  The argument names in the signature become block arguments, and the dispatched
 149  arguments' roles are annotated to include this closure.
 150  This allows method definition to be
 151 \begin_inset Quotes eld
 152 \end_inset
 153
 154 free-standing
 155 \begin_inset Quotes erd
 156 \end_inset
 157
 158  in comparison to the characteristic of Smalltalk-80 systems to use a very
 159  specialized method definition syntax which suits the browser tool, and
 160  has a place within the chunk format, but generally doesn't have any fundamental
 161  ties to the language or system.
 162 \layout Subsection
 163
 164 Subjective Dispatch
 165 \layout Standard
 166
 167 An idea only briefly visited some years ago by David Ungar and Randall Smith
 168  is the idea of subject-orientation: treating the context as an extra invisible
 169  argument to a message.
 170  We are looking at seeing what is possible in this area, with structured
 171  notions of context, perhaps to represent the current user, some system
 172  state, or access level.
 173 \layout Standard
 174
 175 The current plan is to implement this as an extra-argument part of the multiple
 176  dispatch as an experiment in this functionality.
 177 \layout Section
 178
 179 Syntax
 180 \layout Subsection
 181
 182 Smalltalk Basis
 183 \layout Subsection
 184
 185 Self Influence
 186 \layout Standard
 187
 188 Slate inherits Self's lack of direct slot assignment syntax, requiring normal
 189  access and update to occur through methods.
 190  There is a reflective interface which overrides this, and the accessor/mutator
 191  methods work with this level.
 192 \layout Standard
 193
 194 Also like Self, any references to identifiers are really message-sends to
 195  the local context.
 196 \layout Standard
 197
 198 It is worth noting that Self's
 199 \emph on
 200 object literal
 201 \emph default
 202  syntax is not used in Slate; block definitions mostly suffice, and methods
 203  cannot be inserted into object slots, so the need does not arise.
 204 \layout Standard
 205
 206 A small change was adopted for the same reasons that Self used it.
 207  Block headers must be delimited on both sides by vertical bars, to help
 208  distinguish the local declarations from implicit context sends.
 209 \layout Subsection
 210
 211 Removal of Bang
 212 \layout Standard
 213
 214 Slate has generally taken the route of a declarative build from independent
 215  source files until we achieve some bootstrapped system status.
 216  This has allowed the presentation of Slate without a purpose-built development
 217  environment in order to rapidly evaluate the ideas without the subtle influence
 218  of others.
 219  Thus far, the need for a
 220 \begin_inset Quotes eld
 221 \end_inset
 222
 223 chunk
 224 \begin_inset Quotes erd
 225 \end_inset
 226
 227  format has not arisen, so the bang signifier in chunk-style inputs has
 228  not been allocated from the character table.
 229 \layout Subsection
 230
 231 Method Definitions
 232 \layout Standard
 233
 234 Method definitions consist of a method signature denoted with the
 235 \family typewriter
 236 @
 237 \family default
 238  character between the argument name and a dispatch expression.
 239  The parser expects some object to follow which yields a block which constitutes
 240  the method's body.
 241 \layout Subsection
 242
 243 Separator Sensitivity
 244 \layout Standard
 245
 246 Slate currently follows a liberal policy about identifiers, which makes
 247  whitespace as a separator very important.
 248 \layout Subsection
 249
 250 Character-Appropriation Summary
 251 \layout Section
 252
 253 Core Libraries
 254 \layout Subsection
 255
 256 Strongtalk-Influenced Collections
 257 \layout Subsection
 258
 259 Conditions
 260 \layout Standard
 261
 262 The exception-handling system is based on Dylan's condition system, itself
 263  an object-oriented version of Common Lisp's condition system.
 264 \layout Section
 265
 266 Environment
 267 \layout Subsection
 268
 269 Namespaces
 270 \layout Subsection
 271
 272 Packages
 273 \layout Subsection
 274
 275 Threads
 276 \layout Section
 277
 278 Run-time
 279 \layout Subsection
 280
 281 Image
 282 \layout Subsection
 283
 284 Intermediate Language Encoding
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 290 Conclusion
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