【开发工具——依赖管理工具——Maven】

1. Maven介绍

Apache Maven 的本质是一个软件项目管理和理解工具。基于项目对象模型 (Project Object Model，POM) 的概念，Maven 可以从一条中心信息管理项目的构建、报告和文档。

对于开发者来说，Maven 的主要作用主要有 3 个：

1. 项目构建：提供标准的、跨平台的自动化项目构建方式。
2. 依赖管理：方便快捷的管理项目依赖的资源（jar 包），避免资源间的版本冲突问题。
3. 统一开发结构：提供标准的、统一的项目结构。

2. Maven坐标

项目中依赖的第三方库以及插件可统称为构件。每一个构件都可以使用 Maven 坐标唯一标识，坐标元素包括：

• groupId(必须): 定义了当前 Maven 项目隶属的组织或公司。groupId 一般分为多段，通常情况下，第一段为域，第二段为公司名称。域又分为 org、com、cn 等，其中 org 为非营利组织，com 为商业组织，cn 表示中国。以 apache 开源社区的 tomcat 项目为例，这个项目的 groupId 是 org.apache，它的域是 org（因为 tomcat 是非营利项目），公司名称是 apache，artifactId 是 tomcat。
• artifactId(必须)：定义了当前 Maven 项目的名称，项目的唯一的标识符，对应项目根目录的名称。
• version(必须)：定义了 Maven 项目当前所处版本。
• packaging（可选）：定义了 Maven 项目的打包方式（比如 jar，war…），默认使用 jar。
• classifier(可选)：常用于区分从同一 POM 构建的具有不同内容的构件，可以是任意的字符串，附加在版本号之后。

例子如下：

<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>easyexcel</artifactId>
    <version>3.1.1</version>
</dependency>

3. Maven依赖

如果使用 Maven 构建产生的构件（例如 Jar 文件）被其他的项目引用，那么该构件就是其他项目的依赖。

3.1 依赖配置

配置信息示例：

<project>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId></groupId>
            <artifactId></artifactId>
            <version></version>
            <type>...</type>
            <scope>...</scope>
            <optional>...</optional>
            <exclusions>
                <exclusion>
                  <groupId>...</groupId>
                  <artifactId>...</artifactId>
                </exclusion>
          </exclusions>
        </dependency>
      </dependencies>
</project>

配置说明：

• dependencies：一个 pom.xml 文件中只能存在一个这样的标签，是用来管理依赖的总标签。
• dependency：包含在 dependencies 标签中，可以有多个，每一个表示项目的一个依赖。
• groupId,artifactId,version(必要)：依赖的基本坐标，对于任何一个依赖来说，基本坐标是最重要的，Maven 根据坐标才能找到需要的依赖。我们在上面解释过这些元素的具体意思，这里就不重复提了。
• type(可选)：依赖的类型，对应于项目坐标定义的 packaging。大部分情况下，该元素不必声明，其默认值是 jar。
• scope(可选)：依赖的范围，默认值是 compile。
• optional(可选)：标记依赖是否可选
• exclusions(可选)：用来排除传递性依赖,例如 jar 包冲突

3.2 依赖范围

classpath 用于指定 .class 文件存放的位置，类加载器会从该路径中加载所需的 .class 文件到内存中。
Maven 在编译、执行测试、实际运行有着三套不同的 classpath：

• 编译 classpath：编译主代码有效
• 测试 classpath：编译、运行测试代码有效
• 运行 classpath：项目运行时有效

Maven 的依赖范围如下：

• compile：编译依赖范围（默认），使用此依赖范围对于编译、测试、运行三种都有效，即在编译、测试和运行的时候都要使用该依赖 Jar 包。
• test：测试依赖范围，从字面意思就可以知道此依赖范围只能用于测试，而在编译和运行项目时无法使用此类依赖，典型的是 JUnit，它只用于编译测试代码和运行测试代码的时候才需要。
• provided：此依赖范围，对于编译和测试有效，而对运行时无效。比如 servlet-api.jar 在 Tomcat 中已经提供了，我们只需要的是编译期提供而已。
• runtime：运行时依赖范围，对于测试和运行有效，但是在编译主代码时无效，典型的就是 JDBC 驱动实现。
• system：系统依赖范围，使用 system 范围的依赖时必须通过 systemPath 元素显示地指定依赖文件的路径，不依赖 Maven 仓库解析，所以可能会造成建构的不可移植。

3.3 依赖冲突

3.3.1 同依赖不同版本

对于 Maven 而言，同一个 groupId 同一个 artifactId 下，只能使用一个 version。

<dependency>
    <groupId>in.hocg.boot</groupId>
    <artifactId>mybatis-plus-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>1.0.48</version>
</dependency>
<!-- 只会使用 1.0.49 这个版本的依赖 -->
<dependency>
    <groupId>in.hocg.boot</groupId>
    <artifactId>mybatis-plus-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>1.0.49</version>
</dependency>

若相同类型但版本不同的依赖存在于同一个 pom 文件，只会引入后一个声明的依赖。

3.3.2 不同依赖引入了相同依赖的不同版本

举个例子，项目存在下面这样的依赖关系：

依赖链路一：A -> B -> C -> X(1.0)
依赖链路二：A -> D -> X(2.0)

这两条依赖路径上有两个版本的 X，为了避免依赖重复，Maven 只会选择其中的一个进行解析。

Maven 在遇到这种问题的时候，会遵循 路径最短优先 和 声明顺序优先 两大原则。解决这个问题的过程也被称为 Maven 依赖调解 。

优先使用路径最短优先原则，如果路径长度相等，则按照声明顺序优先原则进行选择。

3.4 排除依赖

自动的依靠Maven进行依赖冲突的解决有时会出现问题。单纯依赖 Maven 来进行依赖调解，在很多情况下是不适用的，需要我们手动排除依赖。

我们可以通过exclusion标签手动将 X(1.0) 给排除。

<dependency>
    ......
    <exclusions>
      <exclusion>
        <artifactId>x</artifactId>
        <groupId>org.apache.x</groupId>
      </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>

一般我们在解决依赖冲突的时候，都会优先保留版本较高的。这是因为大部分 jar 在升级的时候都会做到向下兼容。

如果高版本修改了低版本的一些类或者方法的话，这个时候就能直接保留高版本了，而是应该考虑优化上层依赖，比如升级上层依赖的版本。

4. Maven仓库

在 Maven 世界中，任何一个依赖、插件或者项目构建的输出，都可以称为构件 。

坐标和依赖是构件在 Maven 世界中的逻辑表示方式，构件的物理表示方式是文件，Maven 通过仓库来统一管理这些文件。 任何一个构件都有一组坐标唯一标识。有了仓库之后，无需手动引入构件，我们直接给定构件的坐标即可在 Maven 仓库中找到该构件。

Maven 仓库分为：

• 本地仓库：运行 Maven 的计算机上的一个目录，它缓存远程下载的构件并包含尚未发布的临时构件。settings.xml 文件中可以看到 Maven 的本地仓库路径配置，默认本地仓库路径是在 ${user.home}/.m2/repository。
• 远程仓库：官方或者其他组织维护的 Maven 仓库。

Maven 远程仓库可以分为：

• 中央仓库：这个仓库是由 Maven 社区来维护的，里面存放了绝大多数开源软件的包，并且是作为 Maven 的默认配置，不需要开发者额外配置。另外为了方便查询，还提供了一个查询地址，开发者可以通过这个地址更快的搜索需要构件的坐标。
• 私服：私服是一种特殊的远程 Maven 仓库，它是架设在局域网内的仓库服务，私服一般被配置为互联网远程仓库的镜像，供局域网内的 Maven 用户使用。
• 其他的公共仓库：有一些公共仓库是为了加速访问（比如阿里云 Maven 镜像仓库）或者部分构件不存在于中央仓库中。

Maven 依赖包寻找顺序：

1. 先去本地仓库找寻，有的话，直接使用。
2. 本地仓库没有找到的话，会去远程仓库找寻，下载包到本地仓库。
3. 远程仓库没有找到的话，会报错。

5. Maven生命周期

Maven 的生命周期就是为了对所有的构建过程进行抽象和统一，包含了项目的清理、初始化、编译、测试、打包、集成测试、验证、部署和站点生成等几乎所有构建步骤。

Maven 定义了 3 个生命周期META-INF/plexus/components.xml：

• default 生命周期
• clean生命周期
• site生命周期

这些生命周期是相互独立的，每个生命周期包含多个阶段(phase)。并且，这些阶段是有序的，也就是说，后面的阶段依赖于前面的阶段。当执行某个阶段的时候，会先执行它前面的阶段。

6. Maven插件

Maven 本质上是一个插件执行框架，所有的执行过程，都是由一个一个插件独立完成的。像咱们日常使用到的 install、clean、deploy 等命令，其实底层都是一个一个的 Maven 插件。

本地默认插件路径: ${user.home}/.m2/repository/org/apache/maven/plugins

除了 Maven 自带的插件之外，还有一些三方提供的插件比如单测覆盖率插件 jacoco-maven-plugin、帮助开发检测代码中不合规范的地方的插件 maven-checkstyle-plugin、分析代码质量的 sonar-maven-plugin。并且，我们还可以自定义插件来满足自己的需求。

jacoco-maven-plugin 使用示例：

<build>
  <plugins>
    <plugin>
      <groupId>org.jacoco</groupId>
      <artifactId>jacoco-maven-plugin</artifactId>
      <version>0.8.8</version>
      <executions>
        <execution>
          <goals>
            <goal>prepare-agent</goal>
          </goals>
        </execution>
        <execution>
          <id>generate-code-coverage-report</id>
          <phase>test</phase>
          <goals>
            <goal>report</goal>
          </goals>
        </execution>
      </executions>
    </plugin>
  </plugins>
</build>

你可以将 Maven 插件理解为一组任务的集合，用户可以通过命令行直接运行指定插件的任务，也可以将插件任务挂载到构建生命周期，随着生命周期运行。

7. Maven多模块管理

多模块管理简单地来说就是将一个项目分为多个模块，每个模块只负责单一的功能实现。直观的表现就是一个 Maven 项目中不止有一个 pom.xml 文件，会在不同的目录中有多个 pom.xml 文件，进而实现多模块管理。

多模块管理除了可以更加便于项目开发和管理，还有如下好处：

1. 降低代码之间的耦合性（从类级别的耦合提升到 jar 包级别的耦合）；
2. 减少重复，提升复用性；
3. 每个模块都可以是自解释的（通过模块名或者模块文档）；
4. 模块还规范了代码边界的划分，开发者很容易通过模块确定自己所负责的内容。

多模块管理下，会有一个父模块，其他的都是子模块。父模块通常只有一个 pom.xml，没有其他内容。父模块的 pom.xml 一般只定义了各个依赖的版本号、包含哪些子模块以及插件有哪些。不过，要注意的是，如果依赖只在某个子项目中使用，则可以在子项目的 pom.xml 中直接引入，防止父 pom 的过于臃肿。

如下图所示，Dubbo 项目就被分成了多个子模块比如 dubbo-common（公共逻辑模块）、dubbo-remoting（远程通讯模块）、dubbo-rpc（远程调用模块）。

8. Maven最佳实践

8.1 Maven 标准目录结构

Maven 遵循标准目录结构来保持项目之间的一致性。遵循这种结构可以让其他开发人员更轻松地理解我们的项目。

Maven 项目的标准目录结构如下：

src/
  main/
    java/
    resources/
  test/
    java/
    resources/
pom.xml

• src/main/java：源代码目录
• src/main/resources：资源文件目录
• src/test/java：测试代码目录
• src/test/resources：测试资源文件目录

这只是一个最简单的 Maven 项目目录示例。实际项目中，我们还会根据项目规范去做进一步的细分。

8.2 指定 Maven 编译器插件

默认情况下，Maven 使用 Java5 编译我们的项目。要使用不同的 JDK 版本，请在 pom.xml 文件中配置 Maven 编译器插件。

例如，如果你想要使用 Java8 来编译你的项目，你可以在标签下添加以下的代码片段：

<build>
  <plugins>
    <plugin>
      <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
      <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
      <version>3.8.1</version>
      <configuration>
        <source>1.8</source>
        <target>1.8</target>
      </configuration>
    </plugin>
  </plugins>
</build>

这样，Maven 就会使用 Java8 的编译器来编译你的项目。如果你想要使用其他版本的 JDK，你只需要修改和标签的值即可。例如，如果你想要使用 Java11，你可以将它们的值改为 11。

8.3 有效管理依赖关系

Maven 的依赖管理系统是其最强大的功能之一。在顶层 pom 文件中，通过标签 dependencyManagement 定义公共的依赖关系，这有助于避免冲突并确保所有模块使用相同版本的依赖项。

例如，假设我们有一个父模块和两个子模块 A 和 B，我们想要在所有模块中使用 JUnit 5.7.2 作为测试框架。我们可以在父模块的pom.xml文件中使用标签来定义 JUnit 的版本：

<dependencyManagement>
  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
      <artifactId>junit-jupiter</artifactId>
      <version>5.7.2</version>
      <scope>test</scope>
    </dependency>
  </dependencies>
</dependencyManagement>

在子模块 A 和 B 的 pom.xml 文件中，我们只需要引用 JUnit 的 groupId 和 artifactId 即可:

<dependencies>
  <dependency>
    <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
    <artifactId>junit-jupiter</artifactId>
  </dependency>
</dependencies>

8.4 针对不同环境使用配置文件

Maven 配置文件允许我们配置不同环境的构建设置，例如开发、测试和生产。在 pom.xml 文件中定义配置文件并使用命令行参数激活它们：

<profiles>
  <profile>
    <id>development</id>
    <activation>
      <activeByDefault>true</activeByDefault>
    </activation>
    <properties>
      <environment>dev</environment>
    </properties>
  </profile>
  <profile>
    <id>production</id>
    <properties>
      <environment>prod</environment>
    </properties>
  </profile>
</profiles>

使用命令行激活配置文件：

mvn clean install -P production

8.5 保持 pom.xml 干净且井然有序

组织良好的 pom.xml 文件更易于维护和理解。以下是维护干净的 pom.xml 的一些技巧：

将相似的依赖项和插件组合在一起。
使用注释来描述特定依赖项或插件的用途。
将插件和依赖项的版本号保留在 标签内以便于管理。

<properties>
  <junit.version>5.7.0</junit.version>
  <mockito.version>3.9.0</mockito.version>
</properties>

8.6 利用 Maven 插件获得附加功能

有许多 Maven 插件可用于扩展 Maven 的功能。一些流行的插件包括（前三个是 Maven 自带的插件，后三个是第三方提供的插件）：

• maven-surefire-plugin：配置并执行单元测试。
• maven-failsafe-plugin：配置并执行集成测试。
• maven-javadoc-plugin：生成 Javadoc 格式的项目文档。
• maven-checkstyle-plugin：强制执行编码标准和最佳实践。
• jacoco-maven-plugin: 单测覆盖率。
• sonar-maven-plugin：分析代码质量。
• ……