Bazel 教學課程:建構 Java 專案

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本教學課程將介紹使用 Bazel 建構 Java 應用程式的基本概念。您將設定工作區,並建構簡單的 Java 專案,說明主要的 Bazel 概念,例如目標和 BUILD 檔案。

預估完成時間:30 分鐘。

課程內容

在本教學課程中,您將學習如何:

  • 建立目標
  • 以視覺化方式呈現專案的依附元件
  • 將專案分割為多個目標和套件
  • 控管各套件中的目標瀏覽權限
  • 透過標籤參照目標
  • 部署目標

事前準備

安裝 Bazel

如要準備教學課程,請先安裝 Bazel (如果您尚未安裝)。

安裝 JDK

  1. 安裝 Java JDK (建議版本為 11,但支援 8 到 15 之間的版本)。

  2. 將 JAVA_HOME 環境變數設為指向 JDK。

    • Linux/macOS:

      export JAVA_HOME="$(dirname $(dirname $(realpath $(which javac))))"
      
    • Windows:

      1. 開啟控制台。
      2. 依序前往「系統和安全性」>「系統」>「進階系統設定」>「進階」分頁 >「環境變數...」。。
      3. 在「使用者變數」清單 (頂端) 下方,按一下「新增...」。
      4. 在「變數名稱」欄位中輸入 JAVA_HOME
      5. 按一下「瀏覽目錄...」。
      6. 前往 JDK 目錄 (例如 C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152)。
      7. 在所有對話方塊中按一下「確定」。

取得範例專案

從 Bazel 的 GitHub 存放區擷取範例專案:

git clone https://github.com/bazelbuild/examples

本教學課程的範例專案位於 examples/java-tutorial 目錄中,結構如下:

java-tutorial
├── BUILD
├── src
│   └── main
│       └── java
│           └── com
│               └── example
│                   ├── cmdline
│                   │   ├── BUILD
│                   │   └── Runner.java
│                   ├── Greeting.java
│                   └── ProjectRunner.java
└── WORKSPACE

使用 Bazel 建構

設定工作區

您必須先設定工作區,才能建構專案。工作區是存放專案來源檔案和 Bazel 建構輸出內容的目錄。也包含 Bazel 視為特殊檔案的檔案:

  • WORKSPACE 檔案:可將目錄及其內容識別為 Bazel 工作區,並位於專案目錄結構的根目錄中。

  • 一或多個 BUILD 檔案,用於告知 Bazel 如何建構專案的不同部分。(工作區中包含 BUILD 檔案的目錄是套件。您將在本教學課程稍後的部分瞭解套件。)

如要將目錄指定為 Bazel 工作區,請在該目錄中建立名為 WORKSPACE 的空白檔案。

當 Bazel 建構專案時,所有輸入和依附元件都必須位於同一個工作區。除非連結,否則位於不同工作區的檔案是彼此獨立的,這不在本教學課程的範圍內。

瞭解 BUILD 檔案

BUILD 檔案包含多種不同類型的 Bazel 指示。最重要的類型是建構規則,這會告知 Bazel 如何建構所需輸出內容,例如可執行的二進位檔或程式庫。BUILD 檔案中每個建構規則的例項都稱為「目標」,並會指向特定的來源檔案和依附元件。目標也可以指向其他目標。

請查看 java-tutorial/BUILD 檔案:

java_binary(
    name = "ProjectRunner",
    srcs = glob(["src/main/java/com/example/*.java"]),
)

在本範例中,ProjectRunner 目標會例項化 Bazel 內建的 java_binary 規則。規則會告知 Bazel 建構 .jar 檔案和包裝函式殼層指令碼 (兩者以目標命名)。

目標中的屬性會明確指出其依附元件和選項。name 屬性為必填,但許多屬性為選填。舉例來說,在 ProjectRunner 規則目標中,name 是目標名稱,srcs 會指定 Bazel 用來建構目標的來源檔案,而 main_class 則會指定包含主要方法的類別。(您可能已經注意到,我們的範例使用 glob 將一組來源檔案傳遞至 Bazel,而非逐一列出這些檔案)。

建構專案

如要建構範例專案,請前往 java-tutorial 目錄並執行以下指令:

bazel build //:ProjectRunner

在目標標籤中,// 部分是 BUILD 檔案的位置,相對於工作區的根目錄 (在此案例中為根本身),而 ProjectRunnerBUILD 檔案中的目標名稱。(您將在本教學課程結尾處進一步瞭解目標標籤)。

Bazel 會產生類似以下的輸出內容:

   INFO: Found 1 target...
   Target //:ProjectRunner up-to-date:
      bazel-bin/ProjectRunner.jar
      bazel-bin/ProjectRunner
   INFO: Elapsed time: 1.021s, Critical Path: 0.83s

恭喜!您剛剛建立了第一個 Bazel 目標!Bazel 會將建構輸出內容放在工作區根目錄的 bazel-bin 目錄中。瀏覽內容,瞭解 Bazel 的輸出結構。

接著測試新建的二進位檔:

bazel-bin/ProjectRunner

查看依附關係圖

Bazel 需要在 BUILD 檔案中明確宣告建構依附元件。Bazel 會使用這些陳述式建立專案的依附元件圖表,藉此提供準確的漸進式建構作業。

如要將範例專案的依附元件視覺化,您可以在工作區根目錄中執行以下指令,產生依附元件圖表的文字表示法:

bazel query  --notool_deps --noimplicit_deps "deps(//:ProjectRunner)" --output graph

上述指令會指示 Bazel 尋找目標 //:ProjectRunner 的所有依附元件 (不含主機和隱含依附元件),並將輸出內容的格式設為圖形。

然後將文字貼到 GraphViz 中。

如您所見,專案只有一個目標,用於建構兩個來源檔案,且沒有其他依附元件:

目標「ProjectRunner」的依附元件圖

設定工作區、建構專案並檢查依附元件後,您就可以增加一些複雜性。

修正 Bazel 建構作業

雖然一個目標就足以滿足小型專案的需求,但您可能想要將大型專案分割成多個目標和套件,以便快速漸進式建構 (也就是僅重新建構已變更的內容),同時建構專案的多個部分,以加快建構速度。

指定多個建構目標

您可以將範例專案的建構作業分割為兩個目標。將 java-tutorial/BUILD 檔案的內容替換為以下內容:

java_binary(
    name = "ProjectRunner",
    srcs = ["src/main/java/com/example/ProjectRunner.java"],
    main_class = "com.example.ProjectRunner",
    deps = [":greeter"],
)

java_library(
    name = "greeter",
    srcs = ["src/main/java/com/example/Greeting.java"],
)

在這個設定中,Bazel 會先建構 greeter 程式庫,然後再建構 ProjectRunner 二進位檔。java_binary 中的 deps 屬性會告知 Bazel,建構 ProjectRunner 二進位檔時需要 greeter 程式庫。

如要建構這個新版本的專案,請執行下列指令:

bazel build //:ProjectRunner

Bazel 會產生類似以下的輸出內容:

INFO: Found 1 target...
Target //:ProjectRunner up-to-date:
  bazel-bin/ProjectRunner.jar
  bazel-bin/ProjectRunner
INFO: Elapsed time: 2.454s, Critical Path: 1.58s

接著測試新建的二進位檔:

bazel-bin/ProjectRunner

如果現在修改 ProjectRunner.java 並重新建構專案,Bazel 只會重新編譯該檔案。

查看依附元件圖表,您會發現 ProjectRunner 依附的輸入內容與先前相同,但建構結構不同:

新增依附元件後,目標「ProjectRunner」的依附元件圖

您現在已建構含有兩個目標的專案。ProjectRunner 目標會建構兩個來源檔案,並依附另一個目標 (:greeter),後者會建構另一個來源檔案。

使用多個套件

現在,我們將專案拆分為多個套件。如果您查看 src/main/java/com/example/cmdline 目錄,可以發現其中還包含 BUILD 檔案和一些來源檔案。因此,在 Bazel 中,工作區現在包含兩個套件://src/main/java/com/example/cmdline// (因為工作區的根目錄中有 BUILD 檔案)。

請查看 src/main/java/com/example/cmdline/BUILD 檔案:

java_binary(
    name = "runner",
    srcs = ["Runner.java"],
    main_class = "com.example.cmdline.Runner",
    deps = ["//:greeter"],
)

runner 目標取決於 // 套件中的 greeter 目標 (因此目標標籤 //:greeter) - Bazel 會透過 deps 屬性得知這一點。請查看依附元件圖表:

目標「執行器」的依附元件圖

不過,如要成功建構,您必須使用 visibility 屬性將 //src/main/java/com/example/cmdline/BUILD 中的 runner 目標明確授予 //BUILD 中的目標。這是因為根據預設,只有同一個 BUILD 檔案中的其他目標才能看到目標。(Bazel 會使用目標可見度,避免發生包含實作細節的程式庫外洩至公用 API 的情況。)

如要執行此操作,請在 java-tutorial/BUILD 中的 greeter 目標中新增 visibility 屬性,如下所示:

java_library(
    name = "greeter",
    srcs = ["src/main/java/com/example/Greeting.java"],
    visibility = ["//src/main/java/com/example/cmdline:__pkg__"],
)

您現在可以在工作區根目錄中執行下列指令,建構新的套件:

bazel build //src/main/java/com/example/cmdline:runner

Bazel 會產生類似以下的輸出內容:

INFO: Found 1 target...
Target //src/main/java/com/example/cmdline:runner up-to-date:
  bazel-bin/src/main/java/com/example/cmdline/runner.jar
  bazel-bin/src/main/java/com/example/cmdline/runner
  INFO: Elapsed time: 1.576s, Critical Path: 0.81s

接著測試新建的二進位檔:

./bazel-bin/src/main/java/com/example/cmdline/runner

您現在已修改專案,以便以兩個套件的形式進行建構,每個套件都包含一個目標,並瞭解兩者之間的依附元件。

使用標籤參照目標

BUILD 檔案和指令列中,Bazel 會使用目標標籤參照目標,例如 //:ProjectRunner//src/main/java/com/example/cmdline:runner。其語法如下:

//path/to/package:target-name

如果目標是規則目標,path/to/package 就是包含 BUILD 檔案的目錄路徑,而 target-name 則是您在 BUILD 檔案中指定的目標名稱 (name 屬性)。如果目標是檔案目標,path/to/package 就是套件根目錄的路徑,而 target-name 則是目標檔案的名稱,包括完整路徑。

當您參照存放區根層級的目標時,套件路徑會是空白,只要使用 //:target-name 即可。在同一個 BUILD 檔案中參照目標時,您甚至可以略過 // 工作區根 ID,只使用 :target-name

舉例來說,如果是 java-tutorial/BUILD 檔案中的目標,您不必指定套件路徑,因為工作區根目錄本身就是套件 (//),而兩個目標標籤只是 //:ProjectRunner//:greeter

不過,對於 //src/main/java/com/example/cmdline/BUILD 檔案中的目標,您必須指定 //src/main/java/com/example/cmdline 的完整套件路徑,目標標籤則是 //src/main/java/com/example/cmdline:runner

為部署作業套用 Java 目標

現在透過建構含有所有執行階段依附元件的二進位檔,封裝 Java 目標來部署。這可讓您在開發環境外部執行二進位檔。

如您所知,java_binary 建構規則會產生 .jar 和包裝函式指令碼。使用下列指令查看 runner.jar 的內容:

jar tf bazel-bin/src/main/java/com/example/cmdline/runner.jar

內容如下:

META-INF/
META-INF/MANIFEST.MF
com/
com/example/
com/example/cmdline/
com/example/cmdline/Runner.class

如您所見,runner.jar 包含 Runner.class,但不包含其依附元件 Greeting.class。Bazel 產生的 runner 指令碼會將 greeter.jar 新增至 classpath,因此如果您保留這個狀態,指令碼會在本機執行,但不會在其他電腦上獨立執行。幸好,java_binary 規則可讓您建構可部署的獨立二進位檔。如要建構,請在目標名稱後方加上 _deploy.jar

bazel build //src/main/java/com/example/cmdline:runner_deploy.jar

Bazel 會產生類似以下的輸出內容:

INFO: Found 1 target...
Target //src/main/java/com/example/cmdline:runner_deploy.jar up-to-date:
  bazel-bin/src/main/java/com/example/cmdline/runner_deploy.jar
INFO: Elapsed time: 1.700s, Critical Path: 0.23s

您剛建構 runner_deploy.jar,由於該應用程式包含所需的執行階段依附元件,因此您可以離開開發環境單獨執行該應用程式。請使用與先前相同的指令查看這個獨立 JAR 的內容:

jar tf bazel-bin/src/main/java/com/example/cmdline/runner_deploy.jar

內容會包含所有必要的執行類別:

META-INF/
META-INF/MANIFEST.MF
build-data.properties
com/
com/example/
com/example/cmdline/
com/example/cmdline/Runner.class
com/example/Greeting.class

延伸閱讀

相關詳情請參閱:

祝您建構愉快!