引言
动态类型语言在企业开发和互联网领域应用广泛，如Ruby ，Velocity， Python等。 动态类型语言在运行时进行类型推断，以解释方式执行，修改即生效，开发灵活性高；而静态类型语言（如：Java，C/C+/C++） 在执行前做类型检查，需要编译运行，对于互联网前端开发不够灵活。
因此，许多大型互联网站选择 Freemarker， Velocity这样的动态模板语言作为页面开发语言，在一定程度上满足了前端敏捷开发的需求。
然而，对于大型电子商务网站，不仅具有一般互联网需求频繁变更的特点，更显著特点则是业务繁多，业务模型和业务关系复杂。 因此，在此类应用开发中，Velocity 的开发也遇到了一些的问题。
前端模板开发问题
1、降低软件质量
Velocity是弱类型动态语言，运行时才能检查出类型错误。由于动态类型等特点，有的错误在遇到特定参数时，才能激发执行路径，软件质量不能很好的保证。
2、测试成本高
由于无法像静态语言一样，在运行前进行类型检查，因此软件的测试周期长，测试成本高。
3、开发不敏捷
缺乏一些敏捷开发功能如IDE内实时验证、代码提示、代码重构等。虽然能修改即生效，但对于企业级开发，效率较低。
4、维护性差
对于一个大型系统，在重构业务模型（Java Model）或代码时， 无法知道哪些Velocity模板会受到影响；常常需要花费大量时间搜索相关模板，然后修改、测试。例如：笔者所在公司的一个基础产品升级，由于受影响模板众多，重构复杂，项目评估达上千人日。
这些动态语言天生的缺点在企业级和大型网站应用中非常突出，严重的影响了开发质量和开发效率。因此，在技术上亟待一种新的高质量、高效率的开发技术。
静态语言的优势
综合考虑后，我们发现动态类型语言（Dynamic Language）“解释执行方式和修改即生效”的最大优点仍是不能舍弃的。必须从问题出发，找到一条平滑的线路来解决问题。
遇到上述问题时，我们不由自主的会赞美Java的优点：
1、静态语法和静态类型实时检查。
如果赋值类型不匹配，方法不存在，参数类型错误等信息能马上在IDE中显示；
2、代码提示：
调用属性，方法时能代码提示，开发非常高效；
3、代码热链接：
通过变量和类名热链接到对应的Java类；
4、代码重构：
修改一个Java类时，受影响的Java代码会被实时重新验证，马上会显示红色的错误； 更强大的是重构，对Java类，方法敏性重命名，会自动修改所有相关代码中对它的引用。
Java等静态类型语言的这些优势就是解决问题的方向。那为什么动态语言不能做到这些呢？ 原因在于动态语言的根本特点是变量无类型（即弱类型特点），类型在运行时推断，这使得它无法在开发阶段进行类型检查。
那如何将动态语言和静态语言的优点结合呢？答案就是半静态语言。
半静态语言（Semi-Static Language）
1、定义
半静态语言，严格说应该是静态化类型的动态语言（Statically Typed Dynamic Language）。它是这样一种语言：以静态方式开发，以解释方式执行；通过变量显式声明或隐式声明，运行前可对变量类型进行推断和验证。
静态语言，动态语言和半静态语言的特点对比分析如下：
语言类型
优点
缺点
举例
适用场景
Static Language
强类型，运行前类型检查，程序健壮
对Java等支持反射的语言，可实现代码提示，重构等敏捷开发特性
需编译运行，发布慢
无法快速响应需求变化
Java
C/C++
企业级后端开发
大型互联网后端开发
Dynamic Language
灵活性高，修改即生效
快速响应需求变化
弱类型，运行时类型检查，程序不健壮，测试成本高
PHP
Ruby
Velocity
业务简单的小型互联网前端开发
Semi-Static Laguange
开发时(Devtime)强类型，程序健壮
运行时(Runtime)弱类型，修改即生效，快速响应需求变化
业务复杂的企业级开发和大型互联网前端开发
半静态语言集合了静态语言和动态语言的优点，更适合企业级和大型互联网开发，例如：电子商务，ERP，金融，保险等。
2、技术原理
2.1 范例
为了实现目标，需要在动态类型语言基础上，引入变量声明技术。因此本质上，半静态语言也是一种声明式语言（Declarative Language）， 这一点与静态类型语言一样。
以Velocity模板语言为例：
当前Velocity Template编程代码范例如下：
- [Code1]showBuyProducts.vm <HTML>>Hello$customer.Name <table>>#foreach($productin$buyingProducts) Buy:$product.Name,Price:$product.Price, #end table>>
该模板执行后，HTML页面上将用 $customer.Name 显示“客户名称”，循环显示该客户购买的每个产品的名称和价格。在Velocity中，运行时通过Velocity Context传递变量$customer和 $buyingProducts，而开发时这两个变量是未定型的（Untyped，或者说都是Object类型）。
为了实现静态化开发，引入变量声明，在模板顶部对变量$customer，$buyingProducts进行显式类型声明。变量声明指令为“##$”。
格式为：
##$<Type><var1[,var2[,[…]]]>
带有变量声明的半静态模板代码为：
- [Code2]showBuyProducts_static.vm ##$com.abc.crm.Customercustomer ##$com.abc.saling.Productproduct ##$List<Product>buyingProducts <HTML> Hello$customer.Name <table> #foreach($productin$buyingProducts) Buy:$product.Name,Price:$product.Price, #end table>
上述代码中，指定了变量customer的类型为 com.abc.crm.Customer，变量buyingProducts 的类型为Product泛型集合。由于 “##”是Velocity的注释指令，因此 “##$” 在Velocity Engine解析（Parse）和渲染（Render）时不会与现有语法冲突，Velocity引擎能正常执行，从而保证了兼容性。
2.2 动态语言一阶段模型
在动态类型语言中，只有一个运行时（Run Time）阶段，运行阶段由解释器（Intepreter）来对源代码进行解析（Parsing）、执行（Evaluation）产生执行结果。过程如下：
由于动态语言无类型的特点，在解析步骤中产生的抽象语法树（Abstract Syntax Tree，AST）所有变量被存储为统一的类型，例如JavaScript，Velocity中变量都作为 Object 类型。在执行步骤，一般由类型推断系统（Type Inference System）负责根据变量的实际值动态判断变量的类型，并判断函数、方法或属性调用是否正确，由解释器进行执行或计算，从而产生结果。
2.3 半静态语言两阶段模型
而半静态语言，分开发时（Develop Time）和运行时（Run Time）两个阶段，两个阶段互不干扰。
1、开发时阶段。
开发时进行类型检查。一个“编译器”，更严格说是类型化解析器（Typing Parser）负责对源代码进行解析和类型检查，然后输出检查结果。“变量声明”是类型检查的必要条件。检查结果包含类型检查失败的错误信息和警告信息，类似于 Java编译时的错误信息。
与静态类型语言不同，此编译器不输出机器代码或字节码，只输出类型检查错误信息。
2、运行时阶段。
此阶段中，源代码仍由解释器以解释方式执行，同动态语言的解释执行过程。
半静态语言的两阶段模型如下图所示：
需要指出的是，运行时阶段仍采用无类型解析器（Untyping Parser）， 是一个类型推断系统。而开发时采用的是一个新的类型化解析器（Typing Parser）， 是一个类型检查系统（Type Checking System）。
2.4 开发流程
半静态语言的开发流程涉及5个步骤：
1、编码
2、编译（类型检查）.
半静态语言的编译与静态类型语言很不相同，它的编译只进行类型检查，不产生机器码或字节码。因此，半静态语言的编译可以称为“检查”（Checking）.
在这个步骤中，如果代码存在类型错误（Error），编译失败，那么你必须退回到步骤1）修改代码bug，直到代码编译正确。
编译过程还可以产生警告（Warning），程序员可以有选择的忽略。
3、测试
QA 执行功能测试，集成测试和系统测试。
如果测试失败，必须退回到步骤 1）。
4、发布
将代码发布到生产环境
5、执行
最终用户访问用半静态语言开发的应用功能。
从上面的开发流程可见， 开发时阶段覆盖了步骤 1）、2）， 运行时阶段覆盖了步骤 3）、4）、5）.
为了保证只有编译合法的半静态语言程序在生产环境运行，需要有以下两条约束规则来保证：
1、代码编译合法后，才能提交到测试阶段；
2、测试正确的代码才能发布上线。
由于半静态语言仍用解析器运行，理论上代码仍具有修改即生效的特点。但从软件质量保证角度，这个缺点应该规避。因此上线后的代码不允许未经编译、测试的随意修改。
2.5 类型检查系统和原理
半静态语言的类型检查系统中的核心组件编译器Compiler（或称为Checker），它本质上是一个类型化解析器。编译时，该系统采用类型检查算法（Type Checking Algorithm）；而在运行时阶段，仍由解释器执行代码，采用类型推断算法（Type Inference Algorithm）。
半静态语言的类型检查基本原理是，根据变量声明对源码进行解析、类型检查和语义检查，输出检查结果。这个系统中类型检查系统的基本原理如下图所示：
我们使用一个命令行工具 vmcheck 来编译半静态语言代码。格式为：
- Format:vmchecktemplateFile
以前面的声明式Velocity源码为例，类型检查系统包含以下几个基本规则和检查点：
1、变量是否声明；
如果变量 $customer 未声明，编译错误如下：
- Error:line:2,column:7,variable$customernotdeclared!
2、JavaBean的属性和方法是否存在
如果com.alibaba.saling.Customer类没有属性 ‘Name’ ， 编译错误如下：
- Error:line:2,column:7,property’Name’notfoundfor$customer.
如果com.alibaba.utils.CurrencyUtil 类没有方法 ‘convert’ ， 编译错误如下：
- Error:line:6,column:22,method’convert’notfoundfor$currencyUtil.
3、方法调用的参数匹配；
3.1) 如果这样调用 ‘convert’ 方法：
$nvert()
则产生如下编译错误信息：
Error:line:6,column:22,insufficientparametersformethodcall’convert’.
3.2） 如果这样调用 ‘convert’ 方法
$nvert($customer,”##.##”)
则产生编译错误信息：
Error:line:6,column:22,parametertypemismatchedof$customerformethodcall’convert’,Doubleisrequired.
4、特定语句的类型匹配，如条件，循环语句：
如果有下面的复制语句调用
#set($customer.Name=$product.Price)
则产生编译错误信息：
Error:line:11,column:5,typemismatchedofassignmentstatement.
’if’, ‘foreach’ 等语句使用的类型匹配规则类似。这与Java等强类型语言一样。
集合泛型的类型匹配
对于Java语言，JDK5+支持泛型特性。因此，类型检查也需支持泛型。对于以下代码
- ##$ListbuyingProducts $buyingProducts.add($customer)
编译错误如下：
- Error:line:12,column:5,parametertypemismatchedof$buyingProductsformethodcall’add’,’com.alibaba.saling.Product’isrequired. AsforthepreviousVelocitycodesnippet[Code1],afterexecuting’vcheck’commandonconsole,
人生就是要感受美丽的、善良的，丑恶的、病态的。
