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年關(guān)(annual review)將近，這一段時(shí)間，我在梳理 2020 年做的一些事情，并試著制定下一年的計(jì)劃。過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)我做的一些事情，或是工作相關(guān)，或是興趣上的探索，還都可以繼續(xù)總結(jié)出一些文章。在工作上，很多一部分做的事情就是編程語(yǔ)言的支撐體系。外加業(yè)余時(shí)間里，和同事一起花了一些時(shí)間在研究編程語(yǔ)言。在這幾部分的結(jié)合之下，我對(duì)于整個(gè)體系的端到端實(shí)現(xiàn)有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。

作為一個(gè)職業(yè)的程序員，在我們的職業(yè)生涯里，不可避免地要學(xué)習(xí)一個(gè)又一個(gè)的編程語(yǔ)言。雖然多數(shù)情況下，我們對(duì)于使用什么語(yǔ)言并沒(méi)有太多的選擇權(quán)。但是，當(dāng)我們選擇一門語(yǔ)言時(shí)，都要考慮一系列的要素，比如：

1. 構(gòu)建系統(tǒng)
2. IDE/Editor 支撐
3. 依賴管理
4. ……

PS：當(dāng)然了，對(duì)于那些使用 C/C++ 的人來(lái)說(shuō)，這些可能都是例外：他/她覺(jué)得自己不需要這些工具，需要的時(shí)候可以自己創(chuàng)造一個(gè)。所以，這些語(yǔ)言在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，都缺乏良好的依賴管理工具。

故事開(kāi)始之前，讓我們讓 Android 使用的開(kāi)發(fā)和構(gòu)建來(lái)講述這個(gè)過(guò)程。

從 Android 應(yīng)用的開(kāi)發(fā)與構(gòu)建說(shuō)起

在移動(dòng)端開(kāi)發(fā)上，雖比不上這個(gè)行業(yè)的諸多大佬，但我也算是頗有經(jīng)驗(yàn)的。而恰好一年中有一半的時(shí)間，都在相關(guān)的項(xiàng)目上。所以，我從宏觀上了解了整體的體系。

當(dāng)我們開(kāi)始一個(gè)新的移動(dòng)應(yīng)用時(shí)，會(huì)從 IDE 里通過(guò)模板創(chuàng)造一個(gè)嶄新的應(yīng)用，又或者是從某個(gè)地方(如 GitHub)尋找合適的模板。而后，為驗(yàn)證模板的有效性，我們通過(guò)執(zhí)行 Gradle 的相關(guān)命令，完成一個(gè)應(yīng)用的過(guò)程，運(yùn)行這個(gè) Demo。(PS：這一點(diǎn)與我們使用 Java 開(kāi)發(fā)應(yīng)用時(shí)，并沒(méi)有太大區(qū)別)。

這個(gè)過(guò)程中，發(fā)生了這么一些事情：

1. IDE 通過(guò)某種通訊機(jī)制，與 Gradle 進(jìn)行通訊，以執(zhí)行對(duì)應(yīng)的命令，如 build。
2. Gradle 接收到 IDE 的指令后，解析 build.gradle 相關(guān)的內(nèi)容，尋找是否存在對(duì)應(yīng)的 Task，如這里的 build。
3. 執(zhí)行 build 時(shí)，首先要去解決依賴關(guān)系，如從對(duì)應(yīng)的 Maven 倉(cāng)庫(kù)中下載依賴。
4. 隨后，真正地執(zhí)行對(duì)應(yīng)的構(gòu)建任務(wù)，如調(diào)用 javac。

這個(gè)過(guò)程看上去非常簡(jiǎn)單，但是背后還藏著諸多的細(xì)節(jié)問(wèn)題。

構(gòu)建與依賴管理

當(dāng)我用 CLOC 工具統(tǒng)計(jì)了一下 Gradle 工具的源碼時(shí)，我才發(fā)現(xiàn)這個(gè)工具并不簡(jiǎn)單。而進(jìn)一步地，在半深入源碼之后，我發(fā)現(xiàn)構(gòu)建系統(tǒng)還是頗為復(fù)雜的。一個(gè)簡(jiǎn)單的 Java 應(yīng)用就分為這么一些步驟：

:compileJava UP-TO-DATE 
:processResources UP-TO-DATE 
:classes UP-TO-DATE 
:run 

而當(dāng)我們有依賴的時(shí)候，需要添加上 classpath，即將依賴添加到編譯的路徑中。而對(duì)于一些非 .jar 類型的依賴而言，如 .war，構(gòu)建工具還要支持對(duì)他們的解析。因此，整體的過(guò)程就是：

1. 判斷是否存在本地的依賴，如果沒(méi)有的話，從遠(yuǎn)程獲取。如果有依賴沖突的話，解決這些沖突，或者報(bào)錯(cuò)。
2. 獲取依賴后，根據(jù)需要對(duì)依賴進(jìn)行處理。如 Android 中的 aar 包的解壓等。
3. 結(jié)合依賴，對(duì)源碼進(jìn)行編譯
4. 將所需要的 Java Resources 從依賴的 Jar 拷貝到指定目錄
5. 打包構(gòu)建后的產(chǎn)物到一個(gè)新的 jar 包中

這些只是表面上的一些工作。而為了更好地表述這個(gè)過(guò)程，需要抽象出一個(gè) task 的概念，在這個(gè)概念里，一個(gè) task 有輸入和輸出。如

1. 解析依賴?yán)?。它的輸出?build.gradle 文件，輸出是處理完的依賴路徑。
2. 編譯任務(wù)里。它的輸入是源碼，輸出是 .class 文件。
3. 打包任務(wù)里。它的輸入是一堆文件夾或者文件，輸出是一個(gè) .jar 包。
4. ……

于是，在有了這些基礎(chǔ)之后，為了加快構(gòu)建，還需要緩存的機(jī)制。它對(duì)輸入和輸出進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)兩者發(fā)生變化的時(shí)候，再進(jìn)行編譯。否則就跳過(guò)這個(gè)任務(wù)。

而這些只是核心功能，在非核心的功能區(qū)里，還有諸如于 SDK 版本、多輸入多輸出的變體等等。

IDE 與構(gòu)建系統(tǒng)

在那篇《編程語(yǔ)言的 IDE 支持》中，我們已經(jīng)介紹了編程語(yǔ)言所需要的 IDE 功能，諸如于：

1. 語(yǔ)法高亮
2. 子系統(tǒng)關(guān)聯(lián)與集成
3. 跳轉(zhuǎn)與引用分析
4. 智能感知
5. 重構(gòu)
6. 快速修復(fù)
7. 結(jié)構(gòu)化視圖
8. ……

在這篇文章中，大概再回顧一下它與構(gòu)建系統(tǒng)之間的關(guān)系。IDE 與構(gòu)建系統(tǒng)一般會(huì)存在這種關(guān)聯(lián)：

1. 解析構(gòu)建系統(tǒng)中的任務(wù)。如 Gradle 提供的 task，又或者是 package.json 中的 scripts，并將它們顯式地展示出來(lái)，如 IDEA 中的 line marker，又或者是獨(dú)立的 Gradle pannel。
2. 執(zhí)行構(gòu)建任務(wù)。即在 IDE 中的 UI 與構(gòu)建命令相綁定，典型的如 IDEA 中的 Android 應(yīng)用的構(gòu)建。
3. 動(dòng)態(tài)修改構(gòu)建系統(tǒng)(可選)。如 IDEA 中的更新依賴版本，它依賴于解析構(gòu)建系統(tǒng)的 DSL，并更新對(duì)應(yīng)的 DSL。

對(duì)應(yīng)的有兩種機(jī)制可以與構(gòu)建系統(tǒng)通訊：

1. 由構(gòu)建系統(tǒng)提供構(gòu)建 API。如 Gradle Tooling API，在那篇《Gradle IDEA 的項(xiàng)目模型》中，我們實(shí)際上介紹了由構(gòu)建系統(tǒng)主動(dòng)向 IDE 提供模型的方式。
2. 由 IDE 構(gòu)造一遍構(gòu)建系統(tǒng)。如 IDEA 對(duì)于 Node.js 的處理方式。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是復(fù)雜的系統(tǒng)應(yīng)該由構(gòu)建系統(tǒng)提供機(jī)制，而簡(jiǎn)單的構(gòu)建系統(tǒng)則就不會(huì)有這樣的問(wèn)題。

依賴管理的基礎(chǔ)設(shè)施

不同語(yǔ)言對(duì)于依賴的管理機(jī)制都有所不同，但是它們的原理都是相似的：

1. 源碼包。即將源碼打包，并以特定的格式發(fā)布，適用于腳本語(yǔ)言
2. 倉(cāng)庫(kù)源。方式類似于源碼包，唯一不同的地方是借助于版本管理工具，如 Golang。
3. 類二進(jìn)制包。典型的是 Java
4. 其它包。如 Maven 可以支持其它自制的包

最有意思的是Maven 的機(jī)制，我可以自制依賴，并上傳上去。而整個(gè)倉(cāng)庫(kù)并不關(guān)心這個(gè)包的內(nèi)容，我們只需要依賴于它定義的格式即可。如果我們考慮圍繞語(yǔ)言來(lái)設(shè)計(jì)依賴管理體系，那么可以考慮的是類似的方式，并借助于 Git 這樣的版本工具。這樣一來(lái)，我們就可以去中心化。

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