高效開發Gradle架構設計圖解/掌握項目工程自動化技巧
Gradle是一個強大的自動化構建工具，它通過靈活的構建腳本和豐富的插件生態系統，為Java和其他語言的項目提供了現代化的構建解決方案。無論您是構建簡單的應用還是復雜的多模塊項目，Gradle都能以其高效的性能和卓越的可擴展性滿足您的需求。本文將引導您深入了解Gradle的核心概念、最佳實踐和高級技巧，幫助您充分利用這一強大的工具。
1、Gradle 介紹
Gradle是一個開源的構建自動化工具，它足夠靈活，可以構建幾乎任何類型的軟件。以下是Gradle的一些核心特點和功能：
- 靈活性：Gradle使用Groovy或Kotlin編寫構建腳本，提供了高度的靈活性和可定制性。
- 依賴管理：Gradle提供了強大的依賴管理功能，支持從多種來源（如Maven中央倉庫、本地JAR文件和遠程倉庫）獲取依賴，并能自動解析和下載依賴。
- 多項目構建：Gradle支持多項目構建，能夠輕松處理由多個子項目組成的復雜項目結構。
- 增量構建：Gradle具備優秀的增量構建能力，只重新構建發生更改的部分，從而顯著減少構建時間。
- 可擴展性：通過編寫自定義插件和任務，可以將Gradle擴展到滿足特定項目的需求，并且有豐富的第三方插件庫可供選擇。
- 與現有工具的兼容性：盡管Gradle有自己的構建腳本格式，但它仍然與Maven和Ant等傳統的構建工具兼容。
- 性能：Gradle通過增量構建和構建緩存等特性，優化了構建性能。
- IDE支持：主流的IDE都支持導入Gradle構建并且通過圖形化界面的方式與Gradle進行交互。
- 聲明式構建：Gradle汲取了Maven的長處，以Java項目為例，只要將合適的文件放在合適的地方，應用合適的插件就可以簡單地執行構建。
- 跨平臺：作為一個基于JVM的工具，Gradle可以輕易地實現跨平臺構建。
Gradle的設計哲學是提供一種靈活且強大的構建系統，它結合了Ant的靈活性和Maven的依賴管理能力，同時提供了更簡潔和強大的構建腳本編寫方式。這些特性使得Gradle成為現代軟件開發中一個非常受歡迎的構建工具。
2、Gradle 設計思路
Gradle的設計起源于對更高效、靈活的構建工具的需求。以下是Gradle設計的幾個關鍵點：
- 對Ant和Maven的繼承與發展：
Gradle是基于Apache Ant和Apache Maven的概念開發的項目自動化構建工具。它繼承了Maven的依賴管理和項目結構約定，同時吸收了Ant的靈活性。
- 對XML配置的改進：
在早期的構建工具如Ant和Maven中，項目配置通常使用XML文件，這使得配置變得繁瑣且難以維護。Gradle采用基于Groovy的特定領域語言（DSL）來聲明項目設置，拋棄了基于XML的配置，使得構建腳本更加簡潔、易讀。
- 靈活性和可擴展性的需求：
隨著項目復雜度的增加，開發者需要一個更加靈活和可擴展的構建工具。Gradle的設計初衷是提供一個靈活、可擴展的構建工具，能夠適應各種復雜的項目需求。
- 性能優化：
Gradle引入了增量構建和構建緩存等特性，優化了構建性能，使得構建過程更加快速。
- 多語言項目的支持：
Gradle不僅支持Java項目，還廣泛支持其他語言的項目，如Groovy、Kotlin、Scala等，這使得它在多語言項目中非常受歡迎。
- 社區的推動：
Gradle是一個開源項目，遵循Apache License 2.0協議。它的優良特性吸引了很多開發者并形成了活躍的Gradle社區，許多開源軟件開發者為Gradle的核心代碼做出了貢獻。
- 與現有工具的兼容性：
盡管Gradle有自己的構建腳本格式，但它仍然與Maven和Ant等傳統的構建工具兼容，可以解析Maven的pom.xml文件，并使用Maven倉庫中的依賴項。
3、Gradle 工程結構
一個典型的Gradle工程結構如下：
my-gradle-project/
├──.gradle
│└──<gradle執行信息>
├──.idea
│└──<項目的配置信息，包括版本控制信息>
├──build
│├──classes
│├──resources
│└──<項目輸出路徑，包括編譯后的.class文件和資源文件>
├──src
│├──main
││├──java
││├──resources
││└──<程序源碼和資源文件>
│└──test
│├──java
│└──resources
│└──<測試源碼和資源文件>
├──build.gradle
│└──<當前module的Gradle配置文件>
└──settings.gradle
└──<針對module的全局配置，包含所有module的配置>主要目錄和文件的作用：
- .gradle：存放Gradle的執行信息。
- .idea：存放項目的配置信息，包括版本控制信息等，這個文件夾是自動生成的。
- build：項目輸出路徑，包括編譯后的 .class文件（ classes文件夾下），資源文件（ resources文件夾下）。
- src：項目源碼，包含程序源碼和測試源碼。
- build.gradle：當前module的Gradle配置文件，定義項目的構建配置和依賴管理。
- settings.gradle：針對module的全局配置，它的作用域所包含的所有module是通過 settings.gradle來配置。
4、Gradle 對比maven 的優勢
- 構建速度：
Gradle在純凈構建時比Maven快2-10倍，在增量構建時快約7-85倍。當Gradle任務輸出被緩存時，速度提升可達13倍。
在所有場景下，Gradle至少比Maven快2倍。子項目越多，Gradle的速度優勢越明顯。
- 靈活性和配置：
Gradle使用基于Groovy或Kotlin的DSL編寫的 build.gradle文件，相較于Maven的XML配置文件，Gradle的配置更加簡潔、直觀。
Gradle的靈活性允許高度定制化的構建腳本，適合構建復雜度較高的項目。
- 依賴管理：
Gradle的依賴管理在處理復雜的依賴場景時更加靈活，能更好地處理傳遞依賴的版本沖突問題。
- 插件生態：
Gradle的插件生態在逐漸完善，提供了許多針對不同場景的插件，尤其是在移動開發領域。
- 構建緩存：
Gradle支持構建緩存，這在分支之間切換時非常有用，因為先前構建的輸出被保留并且不必重新創建，顯著提升了性能。
- 增量構建：
Gradle實現了增量構建機制，僅重新構建被更改的部分，而Maven則需要重新編譯整個項目。
- 守護進程機制：
Gradle通過守護進程機制避免了每次構建都初始化需要的組件和服務，同時緩存項目結構、文件、任務和其他信息，從而提升運行速度。
- 易于擴展：
Gradle可以方便地編寫自定義任務和插件，提供了豐富的API和插件機制。
- 集成與兼容性：
Gradle與許多現代IDE（如IntelliJ IDEA、Android Studio等）緊密集成，提供了良好的開發體驗，并且支持與其他構建工具（如Ant、Maven等）的集成。
這些優勢使得Gradle在處理大型項目、需要高度定制化構建邏輯、以及追求構建速度和效率的場景中，成為比Maven更受歡迎的選擇。
5、Gradle的內部結構
圖片
Gradle架構組件解釋：
- 核心自動化平臺：
core-runtime模塊：提供運行時環境，包括Gradle客戶端、守護進程和工作進程。
core-configuration模塊：允許構建結構和工作（如任務）的指定，包括項目模型和DSL。
core-execution模塊：高效執行工作，包括調度、執行、緩存等。
- 軟件開發平臺：
建立在核心自動化平臺之上，為軟件開發自動化提供支持，包括編譯、測試、文檔化軟件以及通過發布和依賴管理共享軟件。
- JVM平臺：
建立在核心和軟件平臺之上，為JVM上運行的軟件開發提供支持，包括Java、Kotlin或其他JVM語言實現的軟件。
- 擴展性平臺：
建立在核心、軟件和JVM平臺之上，為擴展Gradle提供支持，包括實現和應用插件。
- 本地平臺：
建立在核心和軟件平臺之上，為原生軟件開發提供支持。
- 企業模塊：
提供企業級的功能和模塊。
6、Gradle框架設計
圖片
Gradle架構組件解釋：
- 構建系統：Gradle的整體構建系統。
- 核心自動化：Gradle的核心功能，包括構建配置、依賴管理、插件應用和任務執行。
- 構建配置：負責項目的構建配置。
- 依賴管理：處理項目的依賴關系。
- 插件應用：允許通過插件擴展Gradle的功能。
- 任務執行：執行定義好的構建任務。
- 多項目管理：支持多模塊和多項目的構建。
- 子項目構建：能夠獨立構建每個子項目。
- 構建緩存：通過構建緩存提高構建速度。
- 并行執行：支持任務的并行執行，進一步提升構建速度。
- 與Maven兼容：能夠導入Maven項目，保持與Maven的兼容性。
7、Gradle執行流程圖
圖片
Gradle執行流程解釋：
- 初始化階段（Initialization） ：
在這個階段，Gradle執行 settings.gradle文件，確定參與構建的項目集，并為每個項目創建一個 Project實例。
- 配置階段（Configuration） ：
這個階段，Gradle加載并評估所有項目的 build.gradle文件，配置 Project對象，并生成任務圖。
- 執行階段（Execution） ：
在執行階段，Gradle根據任務依賴關系執行選定的任務。
詳細流程：
- A[開始構建] ：觸發Gradle構建的開始。
- B[初始化階段] ：包括執行 settings.gradle腳本和創建項目層次結構。
B1(settings.gradle) ： settings.gradle文件執行，確定構建的項目。
B2[項目層次結構] ：為每個項目創建 Project實例。
- C[配置階段] ：包括加載 build.gradle文件和任務圖的生成。
C1(build.gradle) ： build.gradle文件執行，配置項目。
C2[依賴關系解析] ：解析任務依賴關系。
- D[執行階段] ：根據依賴關系執行任務。
D1[任務執行] ：按依賴順序執行任務。
D2[任務完成] ：所有任務執行完畢。
- E[構建完成] ：構建過程結束。
這個流程圖簡潔地展示了Gradle構建的三個階段及其關鍵活動，幫助理解Gradle如何管理和執行構建任務。
8、settingns.gradle 相關組件和模塊
圖片
settings.gradle 配置相關組件和模塊解釋：
- settings.gradle：Gradle多項目構建的配置文件。
子項目 Include：使用 include方法包含子項目，定義項目結構。
根項目屬性 Root Project：設置根項目的屬性，如 rootProject.name。
子項目屬性 Subprojects：對所有子項目應用通用配置，如版本控制和插件應用。
遠程倉庫 Repositories：配置項目依賴和插件的遠程倉庫，如 mavenCentral()。
版本管理 Version Management：管理項目依賴的版本，使用版本目錄。
Gradle屬性 Gradle Properties：設置Gradle屬性，如 org.gradle.parallel。
構建源代碼 buildSrc：配置 buildSrc目錄，用于存放共享的構建邏輯和插件。
組合構建 Composite Builds：如果使用組合構建，在此配置，允許將多個獨立構建組合成一個邏輯構建。
對 settings.gradle配置中涉及的相關組件和模塊的詳細說明，以及它們在Gradle構建中的作用：
8.1. 子項目 Include
說明：在 settings.gradle文件中， include語句用于包含子項目，這些子項目成為根項目的一部分，構成多項目構建的骨架。 作用：允許您在一個統一的構建中管理多個項目，使得項目結構更加清晰，便于維護。
include'api','web','shared'8.2. 根項目屬性 Root Project
說明：在 settings.gradle中，您可以為根項目設置名稱和其他屬性，這些屬性在整個構建中是唯一的。 作用：定義根項目的基本信息，如項目名稱，這對于構建的組織結構至關重要。
rootProject.name='my-root-project'8.3. 子項目屬性 Subprojects
說明： subprojects塊允許您對所有子項目應用通用配置，如插件應用、版本控制和源兼容性設置。 作用：提供了一種方便的方式來為所有子項目配置通用的構建邏輯，確保構建的一致性。
subprojects{
apply plugin:'java'
version='1.0-SNAPSHOT'
sourceCompatibility=1.8
}8.4. 遠程倉庫 Repositories
說明：在 settings.gradle中配置遠程倉庫，這些倉庫用于依賴管理和插件下載。 作用：確保所有項目都能從指定的倉庫中檢索依賴和插件，這對于構建的可重復性和一致性至關重要。
repositories{
mavenCentral()
jcenter()
maven{url'https://repo.example.com/maven-releases'}
}8.5. 版本管理 Version Management
說明：使用版本目錄（Version Catalogs）來管理項目依賴的版本，這有助于保持依賴版本的一致性。 作用：簡化版本號的管理，使得更新和維護依賴版本變得更加容易。
dependencyResolutionManagement{
versionCatalogs{
libraries{
version('paging','3.1.1')
version('glide','4.14.2')
}
}
}8.6. Gradle屬性 Gradle Properties
說明：在 settings.gradle中設置Gradle屬性，這些屬性可以影響Gradle的構建行為。 作用：提供了一種方式來控制Gradle的特定行為，如并行執行任務。
gradle.properties['org.gradle.parallel']='true'8.7. 構建源代碼 buildSrc
說明： buildSrc目錄用于存放共享的構建邏輯，如自定義Gradle插件和任務。 作用：允許在多個項目之間共享構建邏輯，減少代碼重復，提高構建的可維護性。
// buildSrc目錄下的構建邏輯8.8. 組合構建 Composite Builds
說明：組合構建允許將多個獨立的構建組合成一個邏輯構建，這在需要重用構建邏輯或共享配置時非常有用。 作用：提供了一種靈活的方式來組織和管理大型項目，使得項目結構更加清晰，便于維護。
includeBuild'path/to/other/build'8.9、詳細的 settings.gradle配置示例
// settings.gradle
// 定義根項目的名稱
rootProject.name='my-multi-project'
// 包含子項目，這些子項目將作為根項目的子模塊
include(
'projectA',// 第一個子項目
'projectB',// 第二個子項目
'commonLib'// 一個共享庫項目
)
// 定義項目間依賴時使用的版本
dependencyResolutionManagement{
versionCatalogs{
libraries{
lib'org.springframework.boot:spring-boot-starter-web','2.5.2'
lib'com.fasterxml.jackson.core:jackson-databind','2.12.3'
}
}
}
// 配置遠程倉庫，所有子項目將從這些倉庫中檢索依賴和插件
repositories{
// 配置 Maven Central 倉庫
mavenCentral()
// 配置 JCenter 倉庫
jcenter()
// 配置一個自定義的遠程 Maven 倉庫
maven{url'https://repo.example.com/maven-releases'}
}
// 配置插件倉庫，用于檢索 Gradle 插件
pluginManagement{
repositories{
gradlePluginPortal()// 配置 Gradle 插件門戶
mavenCentral()
}
}
// 配置構建源代碼目錄 buildSrc，用于存放共享的構建邏輯和插件
buildSrc{
// 定義 buildSrc 目錄中的依賴
dependencies{
classpath'org.gradle:gradle-tooling-api:5.6.4'
classpath'com.google.gradle:osdetector-gradle-plugin:1.6.2'
}
}
// 如果使用組合構建，包含其他獨立的構建
compositeBuild{
// 包含一個本地的組合構建
includeBuild'../other-build'
// 包含一個遠程的組合構建
includeBuild'https://github.com/username/other-build.git'
}
// 在 settings.gradle 中也可以配置一些 Gradle 屬性
gradle{
// 設置 Gradle 是否并行執行任務
parallel=true
// 設置 Gradle 用戶的主目錄
gradleUserHome=file('/path/to/gradle/user/home')
}
// 日志配置，用于控制構建過程中的日志輸出
logging{
console=ConsoleLogger.Level.INFO// 設置控制臺日志級別為 INFO
debug=false// 設置是否輸出調試日志
}9、build.gradle相關組件或模塊關系畫
圖片
build.gradle 文件是 Gradle 構建系統的核心，它用于定義項目的構建邏輯和配置。每個 Gradle 項目都有一個或多個 build.gradle 文件，它們描述了如何構建項目。以下是 build.gradle 文件的一些主要作用和功能：
- 插件應用：
build.gradle 文件中可以使用 apply plugin 語句來應用插件，這些插件可以提供額外的構建功能和任務。
- 依賴配置：
在 build.gradle 文件中，你可以定義項目所需的依賴項，這些依賴可以是庫、框架或其他模塊。
- 任務定義：
可以定義自定義的構建任務（tasks），這些任務可以執行編譯、測試、打包、部署等操作。
- 構建邏輯：
描述項目的構建邏輯，包括任務之間的依賴關系和執行順序。
- 源代碼和資源配置：
- 配置源代碼目錄和資源文件，指定哪些文件應該被包含在構建中。
- 構建版本管理：
定義項目的版本號，以及如何根據版本號生成輸出的構建文件。
- 編譯選項：
設置編譯選項，如源代碼兼容性、優化級別、編碼等。
- 測試配置：
配置測試框架和測試選項，如測試任務、測試報告的生成等。
- 打包和發布：
定義打包（如 JAR、WAR）和發布配置，包括歸檔內容和發布到倉庫的設置。
- 多項目構建：
在多項目構建中， build.gradle 文件可以定義項目層次結構和子項目之間的依賴關系。
- 自定義構建行為：
通過 Groovy 或 Kotlin 腳本，可以編寫自定義的構建邏輯和插件。
- 環境配置：
根據不同的環境（開發、測試、生產）配置不同的構建選項。
- 報告和文檔生成：
配置生成代碼覆蓋率報告、JavaDoc、用戶文檔等。
- 質量控制：
集成代碼質量檢查工具，如 Checkstyle、PMD、FindBugs 等。
build.gradle 文件是 Gradle 構建的腳本文件，它使用 Groovy 語言（或 Kotlin DSL）編寫，提供了極大的靈活性和強大的功能，使得構建過程可以根據項目的特定需求進行定制。
9.1 插件應用
Gradle插件設計架構
Gradle插件的設計架構可以分為以下幾個關鍵層次：
- 底層Gradle框架：
提供基礎服務，如任務依賴、有向無環圖的構建等。
- Google編譯工具團隊的Android Gradle plugin框架：
在Gradle框架的基礎上，創建與Android項目打包相關的任務和artifacts。
- 開發者自定義Plugin：
在Android Gradle plugin提供的任務基礎上插入自定義任務或增加Transform進行編譯時代碼注入。
Gradle插件的構建過程
Gradle插件的構建過程主要包括以下幾個步驟：
- 插件源代碼編譯：
將插件的源代碼編譯成字節碼。
- 插件JAR包打包：
將插件的字節碼和資源文件打包成一個JAR包。
- 插件元數據生成：
生成插件的元數據，包括插件的名稱、版本、作者等信息。
- 插件發布：
將插件發布到插件倉庫中，供其他用戶下載和使用。
Gradle插件的執行過程
當Gradle執行項目時，它會加載項目中所依賴的所有插件，并按照插件的依賴關系順序加載。插件加載完成后，Gradle執行插件的 apply方法，該方法是插件的入口方法，負責將插件功能應用到項目中。在 apply方法中，插件可以添加任務、擴展項目配置、注冊構建監聽器等。
Gradle插件架構圖
圖片
Gradle插件設計架構圖說明：
- Gradle框架：
作用：提供構建系統的基礎架構和API，包括任務調度和依賴管理。
- 任務依賴管理：
作用：管理任務之間的依賴關系，確保任務按照正確的順序執行。
- 構建執行：
作用：執行構建任務，如編譯、測試和打包。
- Android Gradle Plugin：
作用：在Gradle框架的基礎上，為Android項目提供特定的構建任務和artifacts。
- 自定義Plugin：
作用：開發者根據項目需求自定義的插件，可以擴展Android Gradle plugin的功能或插入自定義任務。
9.2 插件應用案例
Gradle 插件是一組預定義的任務和配置，可以擴展構建的功能。通過應用插件，可以無需編寫復雜的任務代碼就能實現標準的功能。
plugins{
id'java'
id'com.android.application'version'7.0.0'
}
