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Bazel 教程：构建 Java 项目

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本教程介绍了使用 Bazel 构建 Java 应用的基础知识。您将设置工作区并构建一个简单的 Java 项目，以说明 Bazel 的关键概念，例如目标和 BUILD 文件。

预计完成时间：30 分钟。

学习内容

在本教程中，您将学习如何：

构建目标
直观呈现项目的依赖项
将项目拆分为多个目标和软件包
控制各个软件包中的目标可见性
通过标签引用目标
部署目标

准备工作

安装 Bazel

为了准备学习本教程，请先安装 Bazel（如果您尚未安装）。

安装 JDK

安装 Java JDK（首选版本为 11，但支持 8 到 15 之间的版本）。
将 JAVA_HOME 环境变量设置为指向 JDK。
- 在 Linux/macOS 上：
```
export JAVA_HOME="$(dirname $(dirname $(realpath $(which javac))))"
```
- 在 Windows 上：
  1. 打开“控制面板”。
  2. 依次前往“系统和安全”>“系统”>“高级系统设置”>“高级”标签页 >“环境变量...”.
  3. 在“用户变量”列表（顶部的列表）下，点击“新建...”
  4. 在“变量名称”字段中，输入 JAVA_HOME。
  5. 点击“浏览目录...”。
  6. 前往 JDK 目录（例如 C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152）。
  7. 点击所有对话框窗口中的“确定”。

获取示例项目

从 Bazel 的 GitHub 代码库中检索示例项目：

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

本教程的示例项目位于 examples/java-tutorial 目录中，其结构如下：

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

使用 Bazel 构建

设置工作区

您需要先设置项目工作区，然后才能构建项目。工作区是一个目录，用于存放项目的源文件和 Bazel 的构建输出。它还包含 Bazel 识别为特殊文件的文件：

WORKSPACE 文件，用于将目录及其内容标识为 Bazel 工作区，并位于项目目录结构的根目录中，
一个或多个 BUILD 文件，告知 Bazel 如何构建项目的不同部分。（工作区内包含 BUILD 文件的目录称为软件包。您将在本教程稍后的部分了解软件包。）

如需将某个目录指定为 Bazel 工作区，请在该目录中创建一个名为 WORKSPACE 的空文件。

在 Bazel 构建项目时，所有输入和依赖项必须位于同一工作区中。位于不同工作区的文件彼此独立，除非它们已关联（这不在本教程的讨论范围内）。

了解 BUILD 文件

BUILD 文件包含几种不同类型的 Bazel 说明。最重要的类型是构建规则，它告诉 Bazel 如何构建所需的输出，例如可执行二进制文件或库。BUILD 文件中的每个 build 规则实例都称为“目标”，并指向一组特定的源文件和依赖项。目标还可以指向其他目标。

查看 java-tutorial/BUILD 文件：

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

在我们的示例中，ProjectRunner 目标会实例化 Bazel 的内置 java_binary 规则。该规则会告知 Bazel 构建 .jar 文件和封装容器 shell 脚本（二者均以目标命名）。

目标中的属性会明确说明其依赖项和选项。name 属性是必需属性，但许多属性是可选的。例如，在 ProjectRunner 规则目标中，name 是目标的名称，srcs 指定 Bazel 用于构建目标的源文件，main_class 指定包含 main 方法的类。（您可能已经注意到，我们的示例使用 glob 将一组源文件传递给 Bazel，而不是逐个列出这些文件。）

构建项目

如需构建示例项目，请前往 java-tutorial 目录并运行以下命令：

bazel build //:ProjectRunner

在目标标签中，// 部分是 BUILD 文件相对于工作区根目录（在本例中为根目录本身）的位置，ProjectRunner 是 BUILD 文件中的目标名称。（您将在本教程结束时详细了解目标标签。）

Bazel 会生成类似于以下内容的输出：

   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，您刚刚构建了您的第一个 Bazel 目标！Bazel 会将构建输出放置在工作区根目录下的 bazel-bin 目录中。请浏览其内容，了解 Bazel 的输出结构。

现在，测试您新构建的二进制文件：

bazel-bin/ProjectRunner

查看依赖关系图

Bazel 要求在 BUILD 文件中明确声明构建依赖项。Bazel 使用这些语句创建项目的依赖关系图，从而实现准确的增量构建。

如需直观呈现示例项目的依赖项，您可以在工作区根目录中运行以下命令，生成依赖项图的文字表示形式：

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

上述命令会指示 Bazel 查找目标 //:ProjectRunner 的所有依赖项（不包括主机和隐式依赖项），并将输出格式设置为图表。

然后，将文本粘贴到 GraphViz 中。

如您所见，该项目只有一个目标，用于构建两个源文件，没有其他依赖项：

目标“ProjectRunner”的依赖图

设置工作区、构建项目并检查其依赖项后，您可以增加一些复杂性。

优化 Bazel 构建

虽然单个目标对于小型项目来说已经足够，但您可能需要将较大的项目拆分为多个目标和软件包，以实现快速增量构建（即仅重新构建发生更改的内容），并通过一次构建项目的多个部分来加快构建速度。

指定多个 build 目标

您可以将示例项目 build 拆分为两个目标。将 java-tutorial/BUILD 文件的内容替换为以下内容：

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"],
)

采用此配置时，Bazel 会先构建 greeter 库，然后再构建 ProjectRunner 二进制文件。java_binary 中的 deps 属性告知 Bazel 构建 ProjectRunner 二进制文件需要使用 greeter 库。

如需构建此新版本的项目，请运行以下命令：

bazel build //:ProjectRunner

Bazel 会生成类似于以下内容的输出：

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

现在，测试您新构建的二进制文件：

bazel-bin/ProjectRunner

如果您现在修改 ProjectRunner.java 并重新构建项目，Bazel 只会重新编译该文件。

查看依赖项图，您会发现 ProjectRunner 依赖于与之前相同的输入，但 build 的结构有所不同：

添加依赖项后，目标“ProjectRunner”的依赖图

现在，您已构建了具有两个目标的项目。ProjectRunner 目标会构建两个源文件，并依赖于另一个目标 (:greeter)，该目标会构建一个额外的源文件。

使用多个软件包

现在，我们将该项目拆分为多个软件包。如果您查看 src/main/java/com/example/cmdline 目录，会发现其中还包含一个 BUILD 文件以及一些源文件。因此，对于 Bazel，工作区现在包含两个软件包：//src/main/java/com/example/cmdline 和 //（因为工作区的根目录中有 BUILD 文件）。

查看 src/main/java/com/example/cmdline/BUILD 文件：

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

runner 目标依赖于 // 软件包中的 greeter 目标（因此目标标签为 //:greeter）- Bazel 通过 deps 属性知道这一点。查看依赖关系图：

目标“runner”的依赖图

不过，要成功构建，您必须使用 visibility 属性向 //BUILD 中的目标明确授予 //src/main/java/com/example/cmdline/BUILD 中的 runner 目标。这是因为默认情况下，目标仅对同一 BUILD 文件中的其他目标可见。（Bazel 使用目标可见性来防止包含实现细节的库泄露到公共 API 中等问题。）

为此，请将 visibility 属性添加到 java-tutorial/BUILD 中的 greeter 目标，如下所示：

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

现在，您可以在工作区的根目录中运行以下命令，构建新软件包：

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

Bazel 会生成类似于以下内容的输出：

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

现在，测试您新构建的二进制文件：

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

现在，您已将项目修改为构建为两个软件包，每个软件包包含一个目标，并且了解了它们之间的依赖项。

使用标签引用目标

在 BUILD 文件和命令行中，Bazel 使用目标标签来引用目标，例如 //:ProjectRunner 或 //src/main/java/com/example/cmdline:runner。其语法如下所示：

//path/to/package:target-name

如果目标是规则目标，则 path/to/package 是包含 BUILD 文件的目录的路径，target-name 是您在 BUILD 文件中为目标指定的名称（name 属性）。如果目标是文件目标，则 path/to/package 是软件包根目录的路径，target-name 是目标文件的名称（包括其完整路径）。

在代码库根目录引用目标时，软件包路径为空，只需使用 //:target-name。在同一 BUILD 文件中引用目标时，您甚至可以跳过 // 工作区根标识符，而只使用 :target-name。

例如，对于 java-tutorial/BUILD 文件中的目标，您无需指定软件包路径，因为工作区根目录本身就是一个软件包 (//)，并且您的两个目标标签只是 //:ProjectRunner 和 //:greeter。

但是，对于 //src/main/java/com/example/cmdline/BUILD 文件中的目标，您必须指定 //src/main/java/com/example/cmdline 的完整软件包路径，且目标标签为 //src/main/java/com/example/cmdline:runner。

打包 Java 目标以进行部署

现在，我们将使用其所有运行时依赖项构建二进制文件，以便打包 Java 目标以进行部署。这样，您就可以在开发环境之外运行二进制文件。

如您所知，java_binary build 规则会生成 .jar 和封装容器 shell 脚本。使用以下命令查看 runner.jar 的内容：

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

内容如下：

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

如您所见，runner.jar 包含 Runner.class，但不包含其依赖项 Greeting.class。Bazel 生成的 runner 脚本会将 greeter.jar 添加到类路径中，因此如果您将其保持不变，它将在本地运行，但不会在其他机器上独立运行。幸运的是，java_binary 规则允许您构建自包含且可部署的二进制文件。如需构建它，请将 _deploy.jar 附加到目标名称：

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

Bazel 会生成类似于以下内容的输出：

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

您刚刚构建了 runner_deploy.jar，它可以独立于开发环境运行，因为它包含所需的运行时依赖项。使用与之前相同的命令查看此独立 JAR 的内容：

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

内容包括运行所需的所有类：

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

深入阅读

如需了解详情，请参阅以下文档：

rules_jvm_external，用于管理传递 Maven 依赖项的规则。
外部依赖项，详细了解如何使用本地和远程代码库。
其他规则，以详细了解 Bazel。
C++ 构建教程，可帮助您开始使用 Bazel 构建 C++ 项目。
Android 应用教程和 iOS 应用教程，以便开始使用 Bazel 构建适用于 Android 和 iOS 的移动应用。

祝大家尽情享受构建的乐趣！