Maven核心概念 - 技术栈

Maven 介绍

Maven 官方文档是这样介绍的 Maven 的：

Apache Maven is a software project management and comprehension tool. Based on the concept of a project object model (POM), Maven can manage a project's build, reporting and documentation from a central piece of information.

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。

什么是 POM？ 每一个 Maven 工程都有一个 pom.xml 文件，位于根目录中，包含项目构建生命周期的详细信息。通过 pom.xml 文件，我们可以定义项目的坐标、项目依赖、项目信息、插件信息等等配置。

对于开发者来说，Maven 的主要作用主要有 3 个：

项目构建：提供标准的、跨平台的自动化项目构建方式。
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。
统一开发结构：提供标准的、统一的项目结构。

关于 Maven 的基本使用这里就不介绍了，建议看看官网的 5 分钟上手 Maven 的教程：Maven in 5 Minutes 。

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。

只要你提供正确的坐标，就能从 Maven 仓库中找到相应的构件供我们使用。

举个例子（引入阿里巴巴开源的 EasyExcel）：

你可以在 https://mvnrepository.com/ 这个网站上找到几乎所有可用的构件，如果你的项目使用的是 Maven 作为构建工具，那这个网站你一定会经常接触。

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。

依赖配置

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

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。

传递依赖性

依赖冲突

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

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。

2、项目的两个依赖同时引入了某个依赖。

举个例子，项目存在下面这样的依赖关系：

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。

哪个版本的 X 会被 Maven 解析使用呢?

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 。

路径最短优先

依赖链路二的路径最短，因此，X(2.0)会被解析使用。

不过，你也可以发现。路径最短优先原则并不是通用的，像下面这种路径长度相等的情况就不能单单通过其解决了：

因此，Maven 又定义了声明顺序优先原则。

依赖调解第一原则不能解决所有问题，比如这样的依赖关系：A->B->Y(1.0)、A-> C->Y(2.0)，Y(1.0)和 Y(2.0)的依赖路径长度是一样的，都为 2。Maven 定义了依赖调解的第二原则：

声明顺序优先

在依赖路径长度相等的前提下，在 pom.xml 中依赖声明的顺序决定了谁会被解析使用，顺序最前的那个依赖优胜。该例中，如果 B 的依赖声明在 D 之前，那么 X (1.0)就会被解析使用。

排除依赖

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。

举个例子，当前项目存在下面这样的依赖关系：

根据路径最短优先原则，X(1.0) 会被解析使用，也就是说实际用的是 1.0 版本的 X。

但是！！！这会一些问题：如果 D 依赖用到了 1.5 版本的 X 中才有的一个类，运行项目就会报NoClassDefFoundError错误。如果 D 依赖用到了 1.5 版本的 X 中才有的一个方法，运行项目就会报NoSuchMethodError错误。

现在知道为什么你的 Maven 项目总是会报NoClassDefFoundError和NoSuchMethodError错误了吧？

如何解决呢？ 我们可以通过exclusion标签手动将 X(1.0) 给排除。

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。

还是上面的例子：

我们保留了 1.5 版本的 X，但是这个版本的 X 删除了 1.0 版本中的某些类。这个时候，我们可以考虑升级 D 的版本到一个 X 兼容的版本。

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：

先去本地仓库找寻，有的话，直接使用。
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。
远程仓库没有找到的话，会报错。

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。

执行 Maven 生命周期的命令格式如下：

default 生命周期

default生命周期是在没有任何关联插件的情况下定义的，是 Maven 的主要生命周期，用于构建应用程序，共包含 23 个阶段。

根据前面提到的阶段间依赖关系理论，当我们执行 mvn test命令的时候，会执行从 validate 到 test 的所有阶段，这也就解释了为什么执行测试的时候，项目的代码能够自动编译。

[clean 生命周期](#clean 生命周期)

clean 生命周期的目的是清理项目，共包含 3 个阶段：

pre-clean
clean
post-clean

根据前面提到的阶段间依赖关系理论，当我们执行 mvn clean 的时候，会执行 clean 生命周期中的 pre-clean 和 clean 阶段。

[site 生命周期](#site 生命周期)

site 生命周期的目的是建立和发布项目站点，共包含 4 个阶段：

pre-site
site
post-site
site-deploy

Maven 能够基于 pom.xml 所包含的信息，自动生成一个友好的站点，方便团队交流和发布项目信息。

[Maven 插件](#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。关于 Maven 的核心插件可以参考官方的这篇文档：Available Plugins -- Maven 。

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：

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。

Maven 插件被分为下面两种类型：

Build plugins：在构建时执行。
Reporting plugins：在网站生成过程中执行。

[Maven 多模块管理](#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：

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）；
减少重复，提升复用性；
每个模块都可以是自解释的（通过模块名或者模块文档）；
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）。