09-Maven

Maven介绍

在了解Maven之前，我们先来看看一个Java项目需要的东西。首先，我们需要确定引入哪些依赖包。例如，如果我们需要用到commons logging，我们就必须把commons logging的jar包放入classpath。如果我们还需要log4j，就需要把log4j相关的jar包都放到classpath中。这些就是依赖包的管理。

其次，我们要确定项目的目录结构。例如，src目录存放Java源码，resources目录存放配置文件，bin目录存放编译生成的.class文件。

此外，我们还需要配置环境，例如JDK的版本，编译打包的流程，当前代码的版本号。

最后，除了使用Eclipse这样的IDE进行编译外，我们还必须能通过命令行工具进行编译，才能够让项目在一个独立的服务器上编译、测试、部署。

这些工作难度不大，但是非常琐碎且耗时。如果每一个项目都自己搞一套配置，肯定会一团糟。我们需要的是一个标准化的Java项目管理和构建工具。

Maven就是是专门为Java项目打造的管理和构建工具，它的主要功能有：

提供了一套标准化的项目结构；
提供了一套标准化的构建流程（编译，测试，打包，发布……）；
提供了一套依赖管理机制。

Maven项目结构

一个使用Maven管理的普通的Java项目，它的目录结构默认如下：

项目的根目录a-maven-project是项目名，它有一个项目描述文件pom.xml，存放Java源码的目录是src/main/java，存放资源文件的目录是src/main/resources，存放测试源码的目录是src/test/java，存放测试资源的目录是src/test/resources，最后，所有编译、打包生成的文件都放在target目录里。这些就是一个Maven项目的标准目录结构。

所有的目录结构都是约定好的标准结构，我们千万不要随意修改目录结构。使用标准结构不需要做任何配置，Maven就可以正常使用。

我们再来看最关键的一个项目描述文件pom.xml，它的内容长得像下面：

<project ...>
	<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
	<groupId>com.itranswarp.learnjava</groupId>
	<artifactId>hello</artifactId>
	<version>1.0</version>
	<packaging>jar</packaging>
	<properties>
        ...
	</properties>
	<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>commons-logging</groupId>
            <artifactId>commons-logging</artifactId>
            <version>1.2</version>
        </dependency>
	</dependencies>
</project>

其中，groupId类似于Java的包名，通常是公司或组织名称，artifactId类似于Java的类名，通常是项目名称，再加上version，一个Maven工程就是由groupId，artifactId和version作为唯一标识。我们在引用其他第三方库的时候，也是通过这3个变量确定。例如，依赖commons-logging：

<dependency>
    <groupId>commons-logging</groupId>
    <artifactId>commons-logging</artifactId>
    <version>1.2</version>
</dependency>

使用<dependency>声明一个依赖后，Maven就会自动下载这个依赖包并把它放到classpath中。

安装Maven

要安装Maven，可以从Maven官网下载最新的Maven 3.6.x，然后在本地解压，设置几个环境变量：

M2_HOME=/path/to/maven-3.6.x
PATH=$PATH:$M2_HOME/bin

Windows可以把%M2_HOME%in添加到系统Path变量中。

然后，打开命令行窗口，输入mvn -version，应该看到Maven的版本信息：

如果提示命令未找到，说明系统PATH路径有误，需要修复后再运行。

依赖管理

Maven解决了依赖管理问题。例如，我们的项目依赖abc这个jar包，而abc又依赖xyz这个jar包：

Maven的第一个作用就是解决依赖管理。我们声明了自己的项目需要abc，Maven会自动导入abc的jar包，再判断出abc需要xyz，又会自动导入xyz的jar包，这样，最终我们的项目会依赖abc和xyz两个jar包

依赖关系

Maven定义了几种依赖关系，分别是compile、test、runtime和provided：

scope	说明	示例
compile	编译时需要用到该jar包（默认）	commons-logging
test	编译Test时需要用到该jar包	junit
runtime	编译时不需要，但运行时需要用到	mysql
provided	编译时需要用到，但运行时由JDK或某个服务器提供	servlet-api

其中，默认的compile是最常用的，Maven会把这种类型的依赖直接放入classpath

最后一个问题是，Maven如何知道从何处下载所需的依赖？也就是相关的jar包？答案是Maven维护了一个中央仓库（repo1.maven.org），所有第三方库将自身的jar以及相关信息上传至中央仓库，Maven就可以从中央仓库把所需依赖下载到本地。

Maven并不会每次都从中央仓库下载jar包。一个jar包一旦被下载过，就会被Maven自动缓存在本地目录（用户主目录的.m2目录），所以，除了第一次编译时因为下载需要时间会比较慢，后续过程因为有本地缓存，并不会重复下载相同的jar包。

唯一ID

对于某个依赖，Maven只需要3个变量即可唯一确定某个jar包：

groupId：属于组织的名称，类似Java的包名；
artifactId：该jar包自身的名称，类似Java的类名；
version：该jar包的版本。

通过上述3个变量，即可唯一确定某个jar包。Maven通过对jar包进行PGP签名确保任何一个jar包一经发布就无法修改。修改已发布jar包的唯一方法是发布一个新版本。

因此，某个jar包一旦被Maven下载过，即可永久地安全缓存在本地。

注：只有以-SNAPSHOT结尾的版本号会被Maven视为开发版本，开发版本每次都会重复下载，这种SNAPSHOT版本只能用于内部私有的Maven repo，公开发布的版本不允许出现SNAPSHOT。

Maven镜像

除了可以从Maven的中央仓库下载外，还可以从Maven的镜像仓库下载。如果访问Maven的中央仓库非常慢，我们可以选择一个速度较快的Maven的镜像仓库。Maven镜像仓库定期从中央仓库同步：

中国区用户可以使用阿里云提供的Maven镜像仓库。使用Maven镜像仓库需要一个配置，在用户主目录下进入.m2目录，创建一个settings.xml配置文件，内容如下：

<settings>
    <mirrors>
        <mirror>
            <id>aliyun</id>
            <name>aliyun</name>
            <mirrorOf>central</mirrorOf>
            <!-- 国内推荐阿里云的Maven镜像 -->
            <url>http://maven.aliyun.com/nexus/content/groups/public/</url>
        </mirror>
    </mirrors>
</settings>

配置镜像仓库后，Maven的下载速度就会非常快。

搜索第三方组件

最后一个问题：如果我们要引用一个第三方组件，比如okhttp，如何确切地获得它的groupId、artifactId和version？方法是通过search.maven.org搜索关键字，找到对应的组件后，直接复制：

命令行编译

在命令中，进入到pom.xml所在目录，输入以下命令：

mvn clean package

如果一切顺利，即可在target目录下获得编译后自动打包的jar。

在IDE中使用Maven

如果导入后的Maven项目有错误，可以尝试选择项目后点击右键，选择Maven - Update Project...更新：

构建流程

Maven不但有标准化的项目结构，而且还有一套标准化的构建流程，可以自动化实现编译，打包，发布，等等

Lifecycle和Phase

使用Maven时，我们首先要了解什么是Maven的生命周期（lifecycle）。

Maven的生命周期由一系列阶段（phase）构成，以内置的生命周期default为例，它包含以下phase：

validate：验证工程是否正确，所有需要的资源是否可用
initialize：
generate-sources
process-sources
generate-resources：产生应用需要的任何额外的源代码，如xdoclet
process-resources
compile：编译项目的源代码
process-classes
generate-test-sources
process-test-sources
generate-test-resources
process-test-resources
test-compile：编译项目测试代码
process-test-classes
test：使用已编译的测试代码，测试已编译的源代码
prepare-package
package：将已编译的源代码打包
pre-integration-test
integration-test：在集成测试可以运行的环境中处理和发布包
post-integration-test
verify：运行任何检查，验证包是否有效且达到质量标准
install：把包安装在本地的repository中，可以被其他工程作为依赖来使用
deploy：在整合或者发布环境下执行，将最终版本的包拷贝到远程的repository，使得其他的开发者或者工程可以共享

如果我们运行mvn package，Maven就会执行default生命周期，它会从开始一直运行到package这个phase为止：

validate
...
package

如果我们运行mvn compile，Maven也会执行default生命周期，但这次它只会运行到compile，即以下几个phase：

validate
...
compile

Maven另一个常用的生命周期是clean，它会执行3个phase：

pre-clean
clean （注意这个clean不是lifecycle而是phase）
post-clean

所以，我们使用mvn这个命令时，后面的参数是phase，Maven自动根据生命周期运行到指定的phase。

更复杂的例子是指定多个phase，例如，运行mvn clean package，Maven先执行clean生命周期并运行到clean这个phase，然后执行default生命周期并运行到package这个phase，实际执行的phase如下：

pre-clean
clean （注意这个clean是phase）
validate
...
package

在实际开发过程中，经常使用的命令有：

mvn clean：清理所有生成的class和jar；
mvn clean compile：先清理，再执行到compile；
mvn clean test：先清理，再执行到test，因为执行test前必须执行compile，所以这里不必指定compile；
mvn clean package：先清理，再执行到package。

大多数phase在执行过程中，因为我们通常没有在pom.xml中配置相关的设置，所以这些phase什么事情都不做。

经常用到的phase其实只有几个：

clean：清理
compile：编译
test：运行测试
package：打包

Goal

执行一个phase又会触发一个或多个goal：

执行的Phase	对应执行的Goal
compile	compiler:compile
test	compiler:testCompile surefire:test

goal的命名总是abc:xyz这种形式。

其实我们类比一下就明白了：

lifecycle相当于Java的package，它包含一个或多个phase；
phase相当于Java的class，它包含一个或多个goal；
goal相当于class的method，它其实才是真正干活的。

大多数情况，我们只要指定phase，就默认执行这些phase默认绑定的goal，只有少数情况，我们可以直接指定运行一个goal，例如，启动Tomcat服务器：

mvn tomcat:run

phase 和 goal 的不同在于：

运行某个 phase 的时，必须把生命周期中的所有的前置 phase 都会运行一遍。
而运行 goal，可以脱离生命周期这个概念，通过 maven 插件，单独的运行某个 goal 或一组 goal。

使用插件

我们在前面介绍了Maven的lifecycle，phase和goal：使用Maven构建项目就是执行lifecycle，执行到指定的phase为止。每个phase会执行自己默认的一个或多个goal。goal是最小任务单元。

我们以compile这个phase为例，如果执行：

mvn compile

Maven将执行compile这个phase，这个phase会调用compiler插件执行关联的compiler:compile这个goal。

实际上，执行每个phase，都是通过某个插件（plugin）来执行的，Maven本身其实并不知道如何执行compile，它只是负责找到对应的compiler插件，然后执行默认的compiler:compile这个goal来完成编译。

所以，使用Maven，实际上就是配置好需要使用的插件，然后通过phase调用它们。

Maven已经内置了一些常用的标准插件：

插件名称	对应执行的phase
clean	clean
compiler	compile
surefire	test
jar	package

如果标准插件无法满足需求，我们还可以使用自定义插件。使用自定义插件的时候，需要声明。例如，使用maven-shade-plugin可以创建一个可执行的jar，要使用这个插件，需要在pom.xml中声明它：

<project>
    ...
	<build>
		<plugins>
			<plugin>
				<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
				<artifactId>maven-shade-plugin</artifactId>
				<version>3.2.1</version>
				<executions>
					<execution>
						<phase>package</phase>
						<goals>
							<goal>shade</goal>
						</goals>
						<configuration>
                            ...
						</configuration>
					</execution>
				</executions>
			</plugin>
		</plugins>
	</build>
</project>

自定义插件往往需要一些配置，例如，maven-shade-plugin需要指定Java程序的入口，它的配置是：

<configuration>
    <transformers>
        <transformer implementation="org.apache.maven.plugins.shade.resource.ManifestResourceTransformer">
            <mainClass>com.itranswarp.learnjava.Main</mainClass>
        </transformer>
    </transformers>
</configuration>

注意，Maven自带的标准插件例如compiler是无需声明的，只有引入其它的插件才需要声明。

下面列举了一些常用的插件：

maven-shade-plugin：打包所有依赖包并生成可执行jar；
cobertura-maven-plugin：生成单元测试覆盖率报告；
findbugs-maven-plugin：对Java源码进行静态分析以找出潜在问题。

模块管理

在软件开发中，把一个大项目分拆为多个模块是降低软件复杂度的有效方法：

对于Maven工程来说，原来是一个大项目：

现在可以分拆成3个模块：

模块A和模块B的pom.xml高度相似，因此，我们可以提取出共同部分作为parent

<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>

    <groupId>com.itranswarp.learnjava</groupId>
    <artifactId>parent</artifactId>
    <version>1.0</version>
    <packaging>pom</packaging>

    <name>parent</name>

    <properties>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
        <maven.compiler.source>11</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>11</maven.compiler.target>
        <java.version>11</java.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.slf4j</groupId>
            <artifactId>slf4j-api</artifactId>
            <version>1.7.28</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
            <artifactId>junit-jupiter-engine</artifactId>
            <version>5.5.2</version>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

注意到parent的<packaging>是pom而不是jar，因为parent本身不含任何Java代码。编写parent的pom.xml只是为了在各个模块中减少重复的配置。现在我们的整个工程结构如下：

这样模块A就可以简化为：

<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>

    <parent>
        <groupId>com.itranswarp.learnjava</groupId>
        <artifactId>parent</artifactId>
        <version>1.0</version>
        <relativePath>../parent/pom.xml</relativePath>
    </parent>

    <artifactId>module-a</artifactId>
    <packaging>jar</packaging>
    <name>module-a</name>
</project>

模块B、模块C都可以直接从parent继承，大幅简化了pom.xml的编写。

如果模块A依赖模块B，则模块A需要模块B的jar包才能正常编译，我们需要在模块A中引入模块B：

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>com.itranswarp.learnjava</groupId>
        <artifactId>module-b</artifactId>
        <version>1.0</version>
    </dependency>
</dependencies>

最后，在编译的时候，需要在根目录创建一个pom.xml统一编译：

<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.itranswarp.learnjava</groupId>
    <artifactId>build</artifactId>
    <version>1.0</version>
    <packaging>pom</packaging>
    <name>build</name>

    <modules>
        <module>parent</module>
        <module>module-a</module>
        <module>module-b</module>
        <module>module-c</module>
    </modules>
</project>

这样，在根目录执行mvn clean package时，Maven根据根目录的pom.xml找到包括parent在内的共4个，一次性全部编译。

中央仓库

其实我们使用的大多数第三方模块都是这个用法，例如，我们使用commons logging、log4j这些第三方模块，就是第三方模块的开发者自己把编译好的jar包发布到Maven的中央仓库中。

私有仓库

私有仓库是指公司内部如果不希望把源码和jar包放到公网上，那么可以搭建私有仓库。私有仓库总是在公司内部使用，它只需要在本地的~/.m2/settings.xml中配置好，使用方式和中央仓位没有任何区别。

本地仓库

本地仓库是指把本地开发的项目“发布”在本地，这样其他项目可以通过本地仓库引用它。但是我们不推荐把自己的模块安装到Maven的本地仓库，因为每次修改某个模块的源码，都需要重新安装，非常容易出现版本不一致的情况。更好的方法是使用模块化编译，在编译的时候，告诉Maven几个模块之间存在依赖关系，需要一块编译，Maven就会自动按依赖顺序编译这些模块。

使用mvnw

我们使用Maven时，基本上只会用到mvn这一个命令。有些童鞋可能听说过mvnw，这个是啥？

mvnw是Maven Wrapper的缩写。因为我们安装Maven时，默认情况下，系统所有项目都会使用全局安装的这个Maven版本。但是，对于某些项目来说，它可能必须使用某个特定的Maven版本，这个时候，就可以使用Maven Wrapper，它可以负责给这个特定的项目安装指定版本的Maven，而其他项目不受影响。

简单地说，Maven Wrapper就是给一个项目提供一个独立的，指定版本的Maven给它使用。

安装Maven Wrapper

安装Maven Wrapper最简单的方式是在项目的根目录（即pom.xml所在的目录）下运行安装命令：

mvn -N io.takari:maven:0.7.6:wrapper

它会自动使用最新版本的Maven。注意0.7.6是Maven Wrapper的版本。最新的Maven Wrapper版本可以去官方网站查看。

如果要指定使用的Maven版本，使用下面的安装命令指定版本，例如3.3.3：

mvn -N io.takari:maven:0.7.6:wrapper -Dmaven=3.3.3

安装后，查看项目结构：

发现多了mvnw、mvnw.cmd和.mvn目录，我们只需要把mvn命令改成mvnw就可以使用跟项目关联的Maven。例如：

mvnw clean package

在Linux或macOS下运行时需要加上./：

./mvnw clean package

Maven Wrapper的另一个作用是把项目的mvnw、mvnw.cmd和.mvn提交到版本库中，可以使所有开发人员使用统一的Maven版本。

发布Arifact

当我们使用commons-logging这些第三方开源库的时候，我们实际上是通过Maven自动下载它的jar包，并根据其pom.xml解析依赖，自动把相关依赖包都下载后加入到classpath。

那么问题来了：当我们自己写了一个牛逼的开源库时，非常希望别人也能使用，总不能直接放个jar包的链接让别人下载吧？

如果我们把自己的开源库放到Maven的repo中，那么，别人只需按标准引用groupId:artifactId:version，即可自动下载jar包以及相关依赖。因此，本节我们介绍如何发布一个库到Maven的repo中。

把自己的库发布到Maven的repo中有好几种方法，我们介绍3种最常用的方法。

以静态文件发布

通过Nexus发布到中央仓库

发布到私有仓库

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