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Maven 那点事儿

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0. 前言

Jason Van Zyl,在 Java 十大风云人物排行榜上或许会看到他。

这兄弟是干嘛的?

他就是 Maven 的创始人,人们都尊称他为“Maven 他爸”。

毋庸置疑,Jason 也是一个秃顶。James Gosling、Rod Johnson、Gavin King,你们可以告诉我为什么吗?

您曾经是否会遇到这些问题:

  • 我们要开发一个 Java 项目,为了保证编译通过,我们会到处去寻找 jar 包。当编译通过了,在运行的时候,却发现ClassNotFoundException,卧槽!还差 jar 包啊?再去找找吧。
  • 每个 Java 项目的目录结构都没有一个统一的标准,配置文件到处都是,单元测试代码到底应该放在哪里,没有一个权威的规范。
  • 可使用 Ant 做为项目构建工具,它可以自动化地完成编译、测试、打包等任务,确实为我们省了不少事儿,但编写 Ant 的 XML 脚本绝非是一件轻松的事情。

有了 Maven,以上这一切都不再是问题了。

Jason 就是 Java 开发规范的“救世主”!他给我们带来了一种全新的项目构建方式,让我们的开发工作更加高效。

不仅如此,Jason 还是一名“野心家”,他不仅希望每个 Java 开发者都能使用他定义的规范,还要我们都从他家里去获取 jar 包(他家就是 Maven 中央仓库),我们只需告诉他,我们想要的 jar 包具体在什么位置即可(这个位置就是 Maven 坐标)。

看来 Jason 要做的是两件事情:

  1. 统一开发规范与工具
  2. 统一管理 jar 包

这两件事情他都做到了,而且还做了更多的事情。

工欲善其事,必先利其器。咱们也来玩玩 Maven 这货吧!先得去下载一个。

1. 安装 Maven

Maven 是 Apache 基金会的顶级项目,一般情况下,被 Apache 看中的都不会是烂货。

我们可以从 http://maven.apache.org/ 下载 Maven 开发包,其实就是一个压缩包,下载完毕后,解压一下,配置一下环境变量就可以用了。真是超简单!

假设我们刚刚下载了一个 apache-maven-3.1.1-bin.zip 文件,现在将其解压到 D:/tool 目录下 。我们不妨将解压后的目录重命名为 Maven,这样Maven 的根目录就是 D:/tool/maven 了。

有两个环境变量可以配置:

  • M2_HOME = D:/tool/maven
  • MAVEN_OPTS = -Xms128m -Xmx512m

以上 M2_HOME 是必须要配置的,如果想让 Maven 跑得更快点,可以根据自己的情况来设置 MAVEN_OPTS。

现在我们可以打开 cmd,输入:

mvn -v

我想您一定会看到一些信息,恭喜您,Maven 安装成功!

在使用 Maven 之前,很有必要了解一下 Maven 到底是怎样管理 jar 包的,这就是 Maven 仓库要干的活了。

2. 了解 Maven 仓库

使用 Maven 给我们带来的最直接的帮助,就是 jar 包得到了统一管理,那么这些 jar 包存放在哪里呢?它们就在您的 本地仓库 中,位于 C:\Users\用户名\.m2 目录下(当然也可以修改这个默认地址)。

实际上可将本地仓库理解“缓存”,因为项目首先会从本地仓库中获取 jar 包,当无法获取指定 jar 包的时候,本地仓库会从 远程仓库(或 中央仓库) 中下载 jar 包,并放入本地仓库中以备将来使用。这个远程仓库是 Maven 官方提供的,可通过 http://search.maven.org/ 来访问。这样一来,本地仓库会随着项目的积累越来越大。通过下面这张图可以清晰地表达项目、本地仓库、远程仓库之间的关系。

这个结构是否与 Git 的本地仓库与远程仓库有异曲同工之妙呢?

既然 Maven 安装了,那么本地仓库也就有了,下面我们就一起来创建一个 Maven 项目吧。

3. 创建 Maven 项目

我们不妨创建一个 Java Web 项目,只需在 cmd 中输入:

mvn archetype:generate

随后 Maven 将下载 Archetype 插件及其所有的依赖插件,这些插件其实都是 jar 包,它们存放在您的 Maven 本地仓库中。

在 cmd 中,您会看到几百个 Archetype(原型),可将它理解为项目模板,您得从中选择一个。

我们的目标是创建 Java Web 项目,所以您可以选择 maven-archetype-webapp(可以在 cmd 中进行模糊搜索),随后 Maven 会与您进行一些对话,Maven 想知道以下信息:

  • 项目 Archetype Version(原型版本号)是什么?—— 可选择 1.0 版本
  • 项目 groupId(组织名) 是什么?—— 可输入 com.smart
  • 项目 artifactId(构件名)是什么?—— 可输入 smart-demo
  • 项目 version(版本号)是什么?—— 可输入 1.0
  • 项目 package(包名)是什么?—— 可输入 com.smart.demo

以上这种方式称为 Interactive Mode(交互模式)

如果您是一位高效人士,或许觉得这样的交互过于繁琐,那么您也可以尝试仅使用一条命名,来完成同样的事情:

mvn archetype:generate -DinteractiveMode=false -DarchetypeArtifactId=maven-archetype-webapp -DgroupId=com.smart -DartifactId=smart-demo -Dversion=1.0

以上这种方式成为 Batch Mode(批处理模式)

当然,还有第三种选择,使用 IDE 来创建 Maven 项目,您可以使用 Eclipse、NetBeans、IDEA 来创建 Maven 项目,操作过程应该是非常简单的。

您也可以使用 IDEA 直接打开一个 Maven 项目,只需要 File -> Open -> 选择 pom.xml,那么下面您就可以在 IDEA 中开发 Maven 项目了,贴一张图片吧:


其实这个目录结构还不太完备,我们需要手工添加几个目录上去,最终的目录结构看起来是这样的:

我们手工创建了三个目录:

  1. src/main/java
  2. src/test/java
  3. src/test/resources

为什么自动生成的目录不完备?确实挺无语的,我们就不要去纠结了。不过有必要稍微解释一下这个 Maven 目录规范:

  • main 目录下是项目的主要代码,test 目录下存放测试相关的代码。
  • 编译输出后的代码会放在target 目录下(该目录与 src 目录在同一级别下,这里没有显示出来)。
  • java 目录下存放 Java 代码,resources 目录下存放配置文件。
  • webapp 目录下存放 Web 应用相关代码。
  • pom.xml 是 Maven 项目的配置文件。

其中 pom.xml 称为 Project Object Model(项目对象模型),它用于描述整个 Maven 项目,所以也称为 Maven 描述文件。

可见 pom.xml 才是理解 Maven 的关键点,很有必要看看它到底长什么样。

4. 理解 pom.xml

当 您打开自动生成的 pom.xml,或许会感觉到可读性不太好,有必要做一下格式化,经过整理后是这样的:

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0
         http://maven.apache.org/maven-v4_0_0.xsd">

    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>com.smart</groupId>
    <artifactId>smart-demo</artifactId>
    <version>1.0</version>
    <packaging>war</packaging>

    <name>smart-demo Maven Webapp</name>
    <url>http://maven.apache.org</url>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>3.8.1</version>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <finalName>smart-demo</finalName>
    </build>

</project>

从上往下简要说明一下:

  • modelVersion:这个是 POM 的版本号,现在都是 4.0.0 的,必须得有,但不需要修改。
  • groupId、artifactId、version:分别表示 Maven 项目的组织名、构件名、版本号,它们三个合起来就是 Maven 坐标,根据这个坐标可以在 Maven 仓库中对应唯一的 Maven 构件
  • packaging:表示该项目的打包方式,war 表示打包为 war 文件,默认为 jar,表示打包为 jar 文件。
  • name、url:表示该项目的名称与 URL 地址,意义不大,可以省略。
  • dependencies:定义该项目的依赖关系,其中每一个 dependency 对应一个 Maven 项目,可见 Maven 坐标再次出现,还多了一个 scope,表示作用域(下面会描述)。
  • build:表示与构建相关的配置,这里的 finalName 表示最终构建后的名称 smart-demo.war,这里的 finalName 还可以使用另一种方式来定义(下面会描述)。

如果用树形图来表达 pom.xml,那么会更加清晰:

可见,除了项目的基本信息(Maven 坐标、打包方式等)以外,每个 pom.xml 都应该包括:

  1. Lifecycle(生命周期)
  2. Plugins(插件)
  3. Dependencies(依赖)

Lifecycle 是项目构建的生命周期,它包括 9 个 Phase(阶段)。

大家知道,Maven 是一个核心加上多个插件的架构,而这些插件提供了一系列非常重要的功能,这些插件会在许多阶段里发挥重要作用。

阶段 插件 作用
clean clean 清理自动生成的文件,也就是 target 目录
validate 由 Maven 核心负责 验证 Maven 描述文件是否有效
compile compiler、resources 编译 Java 源码
test compiler、surefire、resources 运行测试代码
package war 项目打包,就是生成构件包,也就是打 war 包
verify 由 Maven 核心负责 验证构件包是否有效
install install 将构件包安装到本地仓库
site site 生成项目站点,就是一堆静态网页文件,包括 JavaDoc
deploy deploy 将构件包部署到远程仓库

以上表格中所出现的插件名称实际上是插件的别名(或称为前缀),比如:compiler 实际上是 org.apache.maven.plugins:maven-compiler-plugin:2.3.2,这个才是 Maven 插件的完全名称。

每个插件又包括了一些列的 Goal(目标),以 compiler 插件为例,它包括以下目标:

  • compiler:help:用于显示 compiler 插件的使用帮助。
  • compiler:compile:用于编译 main 目录下的 Java 代码。
  • compiler:testCompile:用于编译 test 目录下的 Java 代码。

可见,插件目标才是具体干活的人,一个插件包括了一个多个目标,一个阶段可由零个或多个插件来提供支持。

我们可以在 pom.xml 中定义一些列的项目依赖(构件包),每个构件包都会有一个 Scope(作用域),它表示该构件包在什么时候起作用,包括以下五种:

  1. compile:默认作用域,在编译、测试、运行时有效
  2. test:对于测试时有效
  3. runtime:对于测试、运行时有效
  4. provided:对于编译、测试时有效,但在运行时无效
  5. system:与 provided 类似,但依赖于系统资源

可用一张矩阵表格来表示:

作用域 编译时有效 测试时有效 运行时有效 示例
compile smart-framework.jar
test junit.jar
runtime mysql-connector-java.jar
provided servlet-api.jar
system JDK 的 rt.jar

如果您想开发一个 Smart 应用,可参考如下 p om.xml:

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0
         http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">

    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <properties>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <smart.version>1.0</smart.version>
    </properties>

    <groupId>com.smart</groupId>
    <artifactId>smart-demo</artifactId>
    <version>1.0</version>
    <packaging>war</packaging>

    <dependencies>
        <!-- JUnit -->
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.11</version>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
        <!-- MySQL -->
        <dependency>
            <groupId>mysql</groupId>
            <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
            <version>5.1.25</version>
            <scope>runtime</scope>
        </dependency>
        <!-- Servlet -->
        <dependency>
            <groupId>javax.servlet</groupId>
            <artifactId>javax.servlet-api</artifactId>
            <version>3.0.1</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>
        <!-- JSTL -->
        <dependency>
            <groupId>javax.servlet</groupId>
            <artifactId>jstl</artifactId>
            <version>1.2</version>
            <scope>runtime</scope>
        </dependency>
        <!-- Smart -->
        <dependency>
            <groupId>com.smart</groupId>
            <artifactId>smart-framework</artifactId>
            <version>${smart.version}</version>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <!-- Compile -->
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <version>2.5.1</version>
                <configuration>
                    <source>1.6</source>
                    <target>1.6</target>
                </configuration>
            </plugin>
            <!-- Test -->
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-surefire-plugin</artifactId>
                <version>2.15</version>
                <configuration>
                    <skipTests>true</skipTests>
                </configuration>
            </plugin>
            <!-- Package -->
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-war-plugin</artifactId>
                <version>2.4</version>
                <configuration>
                    <warName>${project.artifactId}</warName>
                </configuration>
            </plugin>
            <!-- Tomcat -->
            <plugin>
                <groupId>org.apache.tomcat.maven</groupId>
                <artifactId>tomcat7-maven-plugin</artifactId>
                <version>2.2</version>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

</project>

以上 pom.xml 大致解释一下:

  • 我们可使用 properties 来定义一些配置属性,例如:project.build.sourceEncoding(项目构建源码编码方式),可设置为 UTF-8,可防止中文乱码。也可定义相关构件包版本号,例如:smart.version,便于日后统一升级。
  • 建议使用最新版本的 JUnit,通过 Archetype 自动生成的 JUnit 太老了(3.8.1),可改为最新版(4.11)。
  • 因为没必要使用 MySQL 客户端的 API,它仅仅在运行时有效,所以我们将 MySQL 构件包的作用域设置为 runtime。
  • 因为我们只想在代码中使用 Servlet API,而不想将它所对应的 jar 包放入 WEB-INF 的 lib 目录下,所以我们可设置 Servlet 构件包的作用域为 provided。
  • 为了保证在 JDK 1.6 运行,我们可配置 maven-compiler-plugin 插件,设置输入源码为 1.6,编译输出的字节码也为 1.6。
  • 如果想跳过测试,可配置 maven-surefire-plugin 插件,将 skipTests 设置为 true。
  • 如果想配置生成的 war 包为 artifactId,可修改 maven-war-plugin 插件,将 warName 修改为 ${project.artifactId},这样就无需再配置 finalName 了。
  • 如果想通过 Maven 将应用部署到 Tomcat 中,可使用 tomcat7-maven-plugin 插件,可使用 mvn tomcat7:run-war 命令来运行 war 包。

5. 使用 Maven 命令

前面我们已经使用了几个 Maven 命令,例如:mvn archetype:generate,mvn tomcat7:run-war 等。其实,可使用两种不同的方式来执行 Maven 命令:

方式一:mvn <插件>:<目标> [参数]

方式二:mvn <阶段>

现在我们接触到的都是第一种方式,而第二种方式才是我们日常中使用最频繁的,例如:

  • mvn clean:清空输出目录(即 target 目录)
  • mvn compile:编译源代码
  • mvn package:生成构件包(一般为 jar 包或 war 包)
  • mvn install:将构件包安装到本地仓库
  • mvn deploy:将构件包部署到远程仓库

执行 Maven 命令需要注意的是:必须在 Maven 项目的根目录处执行,也就是当前目录下一定存在一个名为 pom.xml 的文件。

6. 后记

Maven 使 Java 开发更加规范化与自动化,其实 Maven 那点事远远不止这些,如果您掌握了以上这些基础知识,再去学习 Maven 的高级特性,我想一定会是一件非常轻松的事情。

推荐大家使用 OSC Maven,它是国内 Maven 的镜像站点,使用它可加快构件包的下载速度,从而提升您的开发效率,可阅读《使用 OSC Maven 仓库》这篇文章来学会如何使用 OSC Maven。

感谢您阅读本文,感谢您对“Java 那点事儿”与“Smart Framework”的支持与鼓励!

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