Обзор LSP: что это такое, зачем нужно, как работает

Что такое LSP

Это аббревиатура от «Language Server Protocol»от англ. «Протокол серверов языка». Это протокол, который помогает улучшить взаимодействие между текстовыми редакторами и инструментами для работы с кодом. Он позволяет редакторам, таким как VS Code, Atom и другие, легко поддерживать множество языков программирования.

Например, если редактор хочет подсветить синтаксис, исправить ошибки или подсказать код, ему не нужно встроенное знание каждого языка. Вместо этого он может «спросить» специальный сервер, настроенный на конкретный язык, о необходимых функциях.

Вот как это работает на практике:

• Редактор отправляет запрос серверу, чтобы, например, получить подсказки по коду.
• Сервер на основе языка возвращает нужную информацию.
• Это делает редактор «умнее» и универсальнее, так как поддержка нового языка требует только настройки соответствующего LSP-сервера.

Зачем нужен LSP?

Программист должен иметь инструмент, который поможет найти ошибки в коде, даст подсказки и ускорит написание программы. Раньше каждому языку нужен был уникальный плагин для текстового редактора. Но такие плагины были несовершенны и требовали много ресурсов.

Здесь и пришел на помощь LSP, который позволяет одному редактору или IDE поддерживать сразу несколько языков программирования через единый протокол. Это значит, что не нужно устанавливать десятки расширений — достаточно подключить один сервер LSP, который поддерживает нужный язык.

Представьте, что есть текстовый редактор (например, VS Code) и установлен сервер LSP для Python. Когда начинаете писать код, редактор через LSP-протокол «общается» с сервером, отправляет ему код для анализа.

Сервер анализирует код, находит ошибки, предлагает автозаполнение и возвращает результат в редактор. Это происходит мгновенно. LSP — это как переводчик между редактором кода и языком программирования.

Преимущества:

1. Универсальность. LSP поддерживает множество языков программирования, что полезно для разработчиков, которые работают сразу с несколькими языками. Это экономит время на настройке инструментов под каждый язык.
2. Производительность. Программисты получают подсказки и автозаполнение кода, что снижает вероятность ошибок и ускоряет кодинг.
3. Простота интеграции. Добавить поддержку нового языка через LSP в редактор проще, чем разрабатывать отдельный плагин.

Что такое JSON-RPC?

Это протокол удаленного вызова процедур (Remote Procedure Call, RPC), который использует формат данных JSON для обмена сообщениями между клиентом и сервером. 

Проще говоря, это способ, с помощью которого одна программа может «попросить» другую выполнить какую-то задачу и получить результат.

Читайте также: Что такое прокси-сервер и зачем он нужен

Представьте, что есть клиент — это приложение, которое хочет узнать какую-то информацию, и сервер — это программа, которая может предоставить эту информацию.

С помощью JSON-RPC клиент отправляет серверу запрос в формате JSON, а сервер возвращает ответ, также закодированный в формате JSON.

Пример запроса:

Здесь:

• «jsonrpc»: "2.0" — версия протокола.
• «method»: "sum" — метод, который хочет вызвать клиент (в данном случае, это функция суммирования).
• «params»: [5, 3] — параметры, которые передают методу.
• «id»: 1 — идентификатор запроса, чтобы клиент мог сопоставить ответ с запросом.

Ответ сервера выглядит так:

Здесь:

• «result»: 8 — результат выполнения метода «sum», то есть сумма чисел 5 и 3.
• «id»: 1 — идентификатор запроса, чтобы клиент понял, к какому запросу относится этот ответ.

Преимущества JSON-RPC:

1. Простой. JSON-RPC имеет минимальный набор требований и простой формат сообщений. Это делает его легким в использовании и внедрении.
2. Независим от языка. Так как JSON — это текстовый формат, JSON-RPC используют в любых языках программирования, которые поддерживают обработку JSON.
3. Легок в интеграции. Протокол JSON-RPC используют с разными видами соединений — будь то HTTP, WebSocket или даже собственные TCP/UDP соединения.

Читайте также: Что такое безопасность объектов критической информационной инфраструктуры

Применяют в ситуациях, когда требуется легкий механизм вызова удаленных процедур. Примеры:

1. Криптовалютные кошельки. Bitcoin и Ethereum используют JSON-RPC для взаимодействия с нодами.
2. Веб-приложения. Программы, которым нужен способ общения с сервером без использования сложных REST API.
3. Микросервисы. Внутреннее взаимодействие между микросервисами в распределенных системах.

Хотя оба протокола используют JSON для передачи данных, между ними есть различия:

Проблема N*M

Это классический пример в теории вычислений и алгоритмов, который рассматривают при разработке программ или решении задач, связанных с обработкой данных в двумерных массивах (матрицах).

Задача заключается в том, чтобы найти решение в сетке или матрице размером N строк и M столбцов, где N и M — положительные целые числа.

Допустим, у нас есть матрица размером N x M, в которой каждый элемент представляет определенное значение — например, количество товаров на складе или высоту местности.

Пример такой матрицы:

Здесь:

• N = 3 — количество строк,
• M = 3 — количество столбцов.

Задачи бывают разными, от простого обхода всех элементов матрицы до поиска конкретных путей и оптимальных решений.

• Поиск максимального элемента в матрице. 

Нужно пройти по всей матрице и найти самый большой элемент.

• Поиск пути минимальной стоимости. 

Задача — найти путь из верхнего левого угла в нижний правый угол матрицы с минимальной суммой значений элементов.

• Поиск всех островов. 

Представьте, что в матрице 1 означает сушу, а 0 — воду. Нужно найти количество «островов» — групп соседних единиц.

• Динамическое программирование в задаче рюкзака. 

Проблема рюкзака в двумерном массиве — классическая задача оптимизации по выбору предметов с ограниченной вместимостью контейнера.

Читайте также: DDoS атака: что такое, как защититься и чем опасна

Решения задач такого типа разнятся в зависимости от постановки:

• Обход в цикле: простой проход по всем элементам матрицы.
• Жадные алгоритмы: поиск максимума или минимума.
• Алгоритмы динамического программирования: нахождение оптимального решения через частичные задачи.
• Поиск в ширину и глубину (BFS и DFS): для задач, которые связаны с поиском путей или кластеров.

Предположим, есть задача, в которой необходимо найти сумму всех элементов матрицы размером N*M:

Проблема N*M охватывает широкий класс задач, которые встречаются при работе с матрицами или двумерными структурами данных. Сложность таких задач связана с размером матрицы и качественной работой алгоритмов. 

Спецификация

Это документ, который описывает требования, функции и характеристики продукта, услуги или системы. Она служит руководством для разработчиков, инженеров и всех участников проекта, помогает понять, что именно должно быть создано и как это должно работать. 

Спецификация помогает избежать недопонимания между всеми сторонами, которые участвуют в проекте. Она устанавливает четкие требования и ожидания, что уменьшает риски возникновения ошибок и недоработок. 

Виды спецификаций:

1. Функциональная. Описывает, что именно должно делать приложение или система. Например, для мобильного приложения функциональная спецификация включает описание функций, кнопок, экранов и взаимодействий пользователя с интерфейсом.
2. Техническая. Содержит информацию о том, как система будет реализована с технической точки зрения. Здесь описывают архитектуру, технологии, API, схемы баз данных и другие детали реализации.
3. Спецификация требований (ТЗ). Еще называют техническим заданием. Это документ, в котором перечислены требования к продукту: от функционала и дизайна до условий тестирования и сроков.
4. API. Определяет, как клиентские приложения взаимодействуют с сервером через интерфейсы. Включает описание доступных методов, форматов запросов и ответов.

Предположим, разрабатывают сайт для интернет-магазина.

Пример функциональной спецификации выглядит так:

Главная страница:

• Отображение списка товаров со ссылками на карточки продукта.
• Фильтры по категориям, ценам и популярности.
• Поиск товаров по названию.

Страница товара:

• Фото, описание, цена и кнопка «Добавить в корзину».
• Отзывы пользователей и комментарии.

Корзина:

• Список добавленных товаров с возможностью изменить количество.
• Подсчет стоимости заказа.
• Кнопка «Оформить заказ».

Читайте также: Что такое цифровой след: когда появляется, как найти и удалить

Преимущества:

4. Ясные цели проекта. Все участники (заказчики, разработчики, тестировщики) знают, что должно быть реализовано и как это должно работать.
5. Низкие риски. Наличие спецификации помогает выявить потенциальные проблемы на этапе планирования, что позволяет избежать серьезных ошибок в дальнейшем.
6. Экономия времени и ресурсов.  Когда есть план, разработчики сосредотачиваются на задачах, а не тратят время на уточнение требований.
7. Легче тестировать. Тестировщики проверяют систему на соответствие спецификации, благодаря чему проще выявлять баги и ошибки.

Что можно делать благодаря LSP?

Сегодня протокол LSP поддерживают популярные текстовые редакторы и IDE: 

• Visual Studio Code, 
• Sublime Text, 
• Atom, 
• JetBrains IDE и другие. 

Это значит, что вне зависимости от того, какой редактор предпочтителен, скорее всего, он уже поддерживает LSP или настроен для работы с ним.

Допустим, программист пишет код на JavaScript и Python одновременно. Обычно пришлось бы устанавливать два разных плагина для каждой технологии, и каждый плагин работал бы по своим правилам. 

Но с LSP программист устанавливает один протокол и подключает к нему сервера для JavaScript и Python. В итоге, редактор становится многоязычным, понимает оба языка и помогает писать код без ошибок. 

Какие еще есть функции у протокола:

• Автодополнение (Code Completion). 

Подсказывает варианты завершения кода, будь то названия переменных, функций или методов. Это не только экономит время, но и снижает вероятность опечаток и ошибок.

Когда разработчик начинает писать `pri`, LSP предлагает автозавершение до `print()` в Python или `println()` в Java.

• Навигация. 

Можно быстро переходить к определению функций, методов или переменных. Это полезно в больших проектах, где чтобы найти нужный участок кода вручную придется потратить много времени. При нажатии на имя функции в вызове, редактор откроет файл и перейдет к определению.

• Проверка синтаксиса и статический анализ (Linting). 

Автоматически проверяет код на наличие синтаксических ошибок и проблем. Подсвечивает опечатки, переменные с неправильным именем и другие ошибки еще до выполнения программы.

• Рефакторинг. 

Легко и безопасно менять название переменных, функций или классов по всему проекту. Инструмент поможет избежать ошибок и обеспечит корректное изменение всех упоминаний.

Если нужно изменить имя функции с `calculateTotal` на `computeTotal`, LSP сделает это сразу во всех местах.

• Документирование. 

Предоставляет встроенные подсказки и документацию по функциям и методам прямо в редакторе. Это помогает разработчикам быстро узнать, что делает та или иная функция, без необходимости искать информацию в документации вручную.

• Отладка (Debugging). 

Некоторые реализации позволяют интегрировать функции отладки прямо в редактор. Разработчики устанавливают точки, отслеживают значения переменных и шаг за шагом проходят через код, чтобы находить ошибки.

• Форматирование. 

Если в коде отсутствуют отступы или скобки расставлены некорректно, исправит их в соответствии с выбранным стилем (например, PEP 8 для Python).

Итог

Language Server Protocol — это инструмент для разработчиков, который позволяет сократить время на настройку и улучшить качество кода. Это изобретение становится стандартом для редакторов и помогает программистам быстрее находить ошибки.

В мире, где новые языки и технологии появляются каждый день, LSP — это «мост», который соединяет редакторы с языками программирования. Программирование становится проще и понятнее в условиях, где время — деньги.

Фото в тексте: Скриншот кода из ChatGPT

Фото на обложке: Pexels