中级02 - Java的包管理与Maven初步

1. 包和类路径

这里说的包是一个更宽的概念, 可以理解为把许多 Java 的 package 和其中的类放在一起打的压缩包(.jar其实就是zip)。

JVM 的工作被设计地相当简单:
执行一个类的字节码,假如过程中碰到了新的类,就加载它。
去哪里找呢?
根据类(搜索)路径(Classpath)查找,也就是 -classpath/-cp参数。

但这存在一些问题:

  • 传递性依赖:你依赖的类还以来了别的类,子子孙孙,无穷尽也。
  • 类的全限定类名(目录层级)是类的唯一标识,唯一确定了一个类,当多个同名类同时出现在 Classpath 中,就会产生包冲突(如果两个类库 jar 包的不同版本),JVM 会选择靠前的,因为找到了这个新的类就开始进一步执行它了。

2. Maven 之前的年代

  • 手动写命令进行编译运行
  • 使用 Apache Ant,但还是要手动下载每个第三方类库,写 XML 配置,指定编译的源码目录、依赖的 jar 包和输出目录等,当有成百上千上万个第三方类库,依然是噩梦,还是没有解决 Classpath 地狱的问题。

2. 什么是包管理

你要使用的第三方类,要告诉 JVM 查找的路径,因此包管理的本质就是告诉 JVM 如何找到所需的第三方类库,以及成功地解决其中的冲突问题。

3. Maven—划时代的包管理

Convention over configuration 约定优于配置,Maven 远远不⽌是包管理⼯具。
Maven 的中央仓库,按照⼀定的约定存储包。Maven 的本地仓库默认位于~/.m2,下载的第三⽅包放在这⾥进⾏缓存。
Maven 按照约定为所有的包编号,⽅便检索:

  • groupId/artifactId/version 语义化版本
  • SNAPSHOT 快照版本

Maven 会对传递性依赖进行自动管理,管理原则是:
绝对不允许最终的 classpath 出现同名不同版本的 jar 包

解决 Maven 的包冲突

当你看到如下异常时要考虑是否存在包冲突:

AbstractMethodError
NoClassDefFoundError
ClassNotFoundException
LinkageError

可以通过mvn dependency:tree在命令行中查看依赖树,或者在 IDEA 的 Maven 栏目中查看。

Maven 自动解决包冲突的原则:

  • 依赖树中离项目最近的(越浅的)胜出
  • 若深度相同,则先声明的胜出

手动解决 Maven 不能解决的包冲突问题:

  • 直接引入较新的版本
  • 通过<exclusions></exclusions>声明强行干掉子依赖
<dependency>
    <groupId>com.github.xxx<groupId>
    <artifactId>test-library-a</artifactId>
    <version>0.1</version>
    <!-- test-library-c 被干掉了 -->
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>com.github.xxx<groupId>
            <artifactId>test-library-c</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>
  • 最后还可以使用 IDEA 的插件maven helper
    点击
Maven 依赖中的 scope

scope 用于在不同代码目录中隔离第三方依赖,选项有compile/test/provided等:

  <dependencies>
    <!-- testing -->
    <dependency>
      <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
      <artifactId>junit-jupiter</artifactId>
      <version>5.5.0</version>
      <scope>test</scope>
    </dependency>
  </dependencies>
  • Maven 默认的依赖配置项中,scope 的默认值是compile(可以省略不写),会参与当前项目的编译,当然也包括测试,打包时候通常也需要包含进去,在maintest中都可见;
  • test表示依赖项目仅仅参与测试相关的工作,包括测试代码的编译,典型的如junit,只在test层级中可见;
  • provided表示只参与编译,不参与运行,使用 IDEA 尝试运行就能看到报错NoClassDefFoundError,说明在运行时 IDEA 构建java可执行程序时,并没有将这个声明为provided的包的查找路径添加到-classpath中,这印证了其不参与运行。

4. Maven—⾃动化构建⼯具

核心概念:坐标和依赖、生命周期、仓库、聚合和继承
《Maven实战》5、6、7、8章核心概念要看, 13、14、17、18章可以略读。

练习:实现语义化版本
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class Version {
    /**
     * 请根据语义化版本的要求 https://semver.org/lang/zh-CN/ ,比较两个"语义化版本"
     *
     * <p>传入两个形如x.y.z的字符串,比较两个语义化版本的大小。如果version1小于version2,返回-1;如果version1大于
     * version2,返回1。如果二者相等,返回0。
     *
     * <p>注意,如果传入的字符串形如x,则其等价于x.0.0。 如果传入的字符串形如x.y,则其等价于x.y.0。
     *
     * @param version1 传入的版本字符串1,支持x/x.y/x.y.z,你可以假定传入的字符串一定是合法的语义化版本
     * @param version2 传入的版本字符串2,支持x/x.y/x.y.z,你可以假定传入的字符串一定是合法的语义化版本
     * @return -1/0/1 当version1 小于/等于/大于 version2时
     */

    private static List<String> stylizeVersion(String version) {
        List<String> vList = new ArrayList<>(Arrays.asList(version.split("\\.")));
        while (vList.size() < 3) {
            vList.add("0");
        }
        return vList;
    }

    public static int compare(String version1, String version2) {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            int v1 = Integer.parseInt(stylizeVersion(version1).get(i));
            int v2 = Integer.parseInt(stylizeVersion(version2).get(i));
            if (v1 < v2) {
                return -1;
            } else if (v1 > v2) {
                return 1;
            }
        }
        return 0;
    }
}
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