基于任务的构建系统

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本页将介绍基于任务的构建系统、这些系统的工作原理以及一些 基于任务的系统可能会出现的复杂问题。在 Shell 脚本之后 基于任务的构建系统是构建领域的下一个逻辑发展。

了解基于任务的构建系统

在基于任务的构建系统中，基本工作单元是任务。每个 任务是一个脚本，可执行任何种类的逻辑，而任务指定 它们作为依赖项必须在它们之前运行。正在使用的大多数主要构建系统 例如 Ant、Maven、Gradle、Grunt 和 Rake，它们都是基于任务的。而不是 shell 脚本，大多数现代构建系统都需要工程师创建 build 文件 说明了如何执行构建。

从 Ant 手册：

<project name="MyProject" default="dist" basedir=".">
   <description>
     simple example build file
   </description>
   <!-- set global properties for this build -->
   <property name="src" location="src"/>
   <property name="build" location="build"/>
   <property name="dist" location="dist"/>

   <target name="init">
     <!-- Create the time stamp -->
     <tstamp/>
     <!-- Create the build directory structure used by compile -->
     <mkdir dir="${build}"/>
   </target>
   <target name="compile" depends="init"
       description="compile the source">
     <!-- Compile the Java code from ${src} into ${build} -->
     <javac srcdir="${src}" destdir="${build}"/>
   </target>
   <target name="dist" depends="compile"
       description="generate the distribution">
     <!-- Create the distribution directory -->
     <mkdir dir="${dist}/lib"/>
     <!-- Put everything in ${build} into the MyProject-${DSTAMP}.jar file -->
     <jar jarfile="${dist}/lib/MyProject-${DSTAMP}.jar" basedir="${build}"/>
   </target>
   <target name="clean"
       description="clean up">
     <!-- Delete the ${build} and ${dist} directory trees -->
     <delete dir="${build}"/>
     <delete dir="${dist}"/>
   </target>
</project>

构建文件使用 XML 编写，并定义了一些关于构建的简单元数据 以及任务列表（XML 中的 <target> 标记）。（Ant 使用 target 表示任务，并使用任务一词来指代 命令。）每个任务都会执行由 Ant 定义的一系列可能的命令， 其中包括创建和删除目录、运行 javac 以及 创建 JAR 文件。这组命令可通过用户提供 涵盖各种逻辑的插件每个任务还可以定义 依赖项。这些依赖关系形成一个无环图， 如图 1 所示。

显示依赖关系的亚克力图

图 1. 显示依赖关系的无环图

用户通过向 Ant 的命令行工具提供任务来执行构建。例如： 当用户输入 ant dist 时，Ant 会执行以下步骤：

  1. 在当前目录中加载名为 build.xml 的文件，并将其解析为 创建如图 1 所示的图表结构。
  2. 查找在命令行中提供的名为 dist 的任务，然后 发现它依赖于名为 compile 的任务。
  3. 查找名为 compile 的任务，并发现它有一个依赖项 名为 init 的任务。
  4. 查找名为 init 的任务，并发现它没有依赖项。
  5. 执行 init 任务中定义的命令。
  6. 执行 compile 任务中定义的命令，前提是所有这些命令 任务依赖项已运行。
  7. 执行 dist 任务中定义的命令，前提是所有这些命令 任务依赖项已运行。

最后，运行 dist 任务时由 Ant 执行的代码是等效的 复制到以下 Shell 脚本：

./createTimestamp.sh
mkdir build/
javac src/* -d build/
mkdir -p dist/lib/
jar cf dist/lib/MyProject-$(date --iso-8601).jar build/*

删除语法后，buildfile 和 build 脚本实际上 没有太大区别但我们通过这样做获益良多。我们可以 在其他目录中创建新的 buildfile 并将它们关联在一起。我们可以轻松 以任意且复杂的方式添加依赖于现有任务的新任务。周三 只需将单个任务的名称传递给 ant 命令行工具，它 决定需要运行的所有内容

Ant 是一种最早于 2000 年发布的旧软件。其他工具 在接下来的几年里，Maven 和 Gradle 对 Ant 进行了改进，基本上 取而代之的是，通过添加功能来自动管理外部 并采用更简洁的语法，无需任何 XML。但这些新技术的性质 系统则保持不变：这些系统允许工程师以 原则化的模块化任务，并提供用于执行这些任务的工具 以及管理它们之间的依赖关系

基于任务的构建系统的黑暗面

从本质上讲，这些工具可让工程师将任何脚本定义为任务， 功能极其强大，能够让您做任何能想到的事情， 。但这种能力也存在缺点，基于任务的构建系统 使其构建脚本变得越来越复杂。通过 这类系统的问题在于，它们实际上最终会输送出太多电量， 对系统的需求不足。因为系统不知道 脚本的作用，性能会受到影响，因为必须非常保守 如何安排和执行构建步骤。而且系统无法 确认每个脚本都执行了它应有的操作，因此脚本往往 并最终成为另一个需要调试的问题。

难以并行执行构建步骤

现代开发工作站功能非常强大， 能够并行执行多个构建步骤。但基于任务的系统 通常无法并行执行任务，即使看起来应该 。假设任务 A 依赖于任务 B 和 C。因为任务 B 和任务 C 不相互依赖，同时运行它们是否安全？ 系统是否能够更快地完成任务 A？有可能，如果他们不碰任何东西 资源。但也可能不是 - 可能两者使用相同的文件来跟踪 同时运行这些容器会导致冲突。我们没有 但系统通常知道这些冲突， （会导致罕见但非常难以调试的构建问题），或者 将整个构建限制为在单个进程的单个线程上运行。 这可能是强大的开发机器的巨大浪费， 排除了将 build 分发到多台机器的可能性。

难以执行增量构建

良好的构建系统可让工程师执行可靠的增量构建，例如： 一项小小的更改并不需要从头构建整个代码库 。如果构建系统运行缓慢且无法 基于上述原因并行执行构建步骤。但遗憾的是 基于任务的构建系统在这方面也有困难。任务可以执行任何操作 因此一般无法检查这些活动是否已经完成。多项任务 只需获取一组源文件并运行编译器 即可创建一组 二进制文件；因此如果底层源文件存在 没有任何变化但如果没有额外信息，系统便无法判断 任务下载的文件可能已更改 写入一个时间戳，该时间戳在每次运行时可能都有所不同。为了保证 正确性，系统通常必须在每次构建期间重新运行每个任务。部分 构建系统可通过让工程师指定 需要重新运行任务的条件。有时这样做是可行的 这往往比表面上看起来要复杂得多。例如，在语言中 就像允许其他文件直接包含文件的 C++ 一样， 无法确定必须监视更改的整组文件 而无需解析输入源。工程师最终往往会选择走捷径 这些快捷方式可能会导致罕见且令人沮丧的问题， 即便是不应被重复使用的情况。如果这种情况经常发生，工程师会 养成在每次构建前都进行清理的习惯，以获得全新状态， 完全违背了在首次测试阶段进行增量构建的目的。 位置。弄清楚何时需要重新运行某个任务非常微妙， 让机器比人类更好地处理工作。

难以维护和调试脚本

最后，基于任务的构建系统施加的构建脚本通常只是 也很难处理虽然它们通常不会受到审查，但构建脚本 就像是正在构建的系统代码，很容易将 bug 隐藏起来。 下面列举了一些使用 基于任务的构建系统：

  • 任务 A 依赖任务 B 来生成特定文件作为输出。所有者 的任务 B 没有意识到其他任务依赖于该任务，因此将其更改为 在其他位置生成输出直到有人 尝试运行任务 A，但发现它失败了。
  • 任务 A 依赖于任务 B，而任务 B 依赖于任务 C，而任务 C 会生成 输出特定文件作为任务 A 所需的输出。任务 B 的所有者 确定不再需要继续依赖任务 C， A 失败，即使任务 B 根本不关心任务 C！
  • 新任务的开发者不小心对 例如工具的位置或 特定环境变量任务可以在其机器上运行，但失败了 就会出现这种错误
  • 任务包含不确定性组件，例如下载文件 或者向 build 添加时间戳。现在，人们可以 每次运行构建时产生的结果可能都不同，这意味着 工程师并非总能重现并修复彼此的故障 自动编译系统上发生的故障或故障
  • 具有多个依赖项的任务可能会创建竞态条件。如果任务 A 都依赖于任务 B 和任务 C，而任务 B 和 C 都修改同一个 任务 A 会得到不同的结果，具体取决于任务 B 和 C 中的哪一项 先完成。

没有通用的方法来解决这些性能、正确性或 基于任务的框架中的可维护性问题。再见 因为工程师可以编写在构建期间运行的任意代码， 但没有足够的信息始终能够快速运行构建作业 正确。要解决这个问题，我们需要节省一些能源， 把它放回系统手里，重新概念 而不是运行中的任务，而是生成工件。

这种方法催生了基于工件的构建系统，如 Blaze 和 Bazel