47、软件开发中的持续集成与原生代码构建

软件开发中的持续集成与原生代码构建

持续集成工具介绍

在软件开发中，持续集成是应对日益复杂开发环境的必要步骤。随着项目复杂度增加、时间尺度缩短、团队分布化等问题的出现，持续集成能帮助我们更好地控制开发过程。这里介绍几种常见的持续集成工具。

Gump工具

Gump是开源Java世界的得力工具，它不仅能显示构建失败情况，还能表明项目是否因前置依赖失败而无法构建。构建失败时可触发邮件提醒，但需安装Perl来使用此功能。

不过，Gump也存在一些不足：
- 目前仅支持CVS。
- 配置、执行和自动化操作有一定难度，需要深入理解其架构和配置。
- 非Java方面的内容可能会让很多开发者望而却步，例如存在自动化生成其他脚本的脚本，使用Perl进行失败邮件通知（但非运行Gump的必需组件）。

但Gump也有其突出特点：
- 支持项目间依赖，能在项目构建前使用最新代码库构建依赖库，提前预警API变化或确保一切正常。
- 输出和用户界面出色，所有项目都与依赖构建超链接，一键可查看CVS更新日志，项目交叉引用有助于可视化复杂的互联项目集。

持续集成工具对比

选择持续集成工具时，SCM支持是主要决定因素。若不使用CVS，有两种选择：将SCM集成脚本化并利用操作系统调度功能自动化，或使用CruiseControl。Anthill和Gump也可适配其他SCM系统，但可能需自行进行底层实现。

以下是几种持续集成工具的特性对比：
| 特性 | CruiseControl | Anthill | Gump |
| — | — | — | — |
| 安装/配置难度 | 中等难度 | 简单 | 困难 |
| 是否需修改项目构建文件 | 是 | 否 | 否 |
| 多项目依赖支持 | 否 | 否 | 是 |
| SCM支持 | CVS、VSS、ClearCase、MKS、Perforce、PVCS、StarTeam和文件系统 | 仅CVS | 仅CVS |
| 是否自行控制SCM | 否（需手动在构建文件中编码） | 是 | 是 |
| 支持多项目构建的流程 | 设置运行器应用的另一个实例，并使用CruiseControl钩子配置每个项目的构建文件 | 通过Web界面添加另一个项目定义 | 将另一个项目添加到配置文件或工作区配置中并重新生成/运行脚本 |
| 版本标记 | 提供默认和自定义标记，SCM不打标签 | 提供默认和自定义标记，成功构建后自动为SCM打标签 | 构建有时间戳，无其他标记支持，SCM不打标签 |

持续集成工具总结

不同的持续集成工具各有优缺点：
- 自定义shell脚本构建自动化：快速简单，高度可定制。
- CruiseControl：出色的报告功能，默认支持报告单元测试结果。
- Anthill：安装简单，可通过Web应用完全控制。
- Gump：若需要项目间依赖和交叉引用报告，它是不二之选。

虽然安装和配置这些工具需要一定努力，但最终是值得的。自动化构建并带有失败邮件通知是非常实用的功能，强烈建议在项目中使用持续集成。

原生代码构建挑战与现有工具

在Java软件项目中，经常会遇到原生代码，如访问Java未直接支持的操作系统功能的原生库、CORBA组件或COM对象，甚至是独立的原生可执行文件。因此，需要从Ant中编译原生代码。

现有构建工具的问题

Ant是Java程序的优秀构建工具，但在C或C++开发方面较弱。传统的Makefiles和IDEs是编译和链接原生代码的标准工具，但它们存在一些问题：
- 可移植性差 ：这些工具不具备良好的可移植性，难以在不同系统上使用。
- 使用困难 ：操作复杂，在部署以及与Java编译器和JUnit测试集成方面表现不佳。

委托给IDE

若将原生代码构建委托给IDE，可简化大型原生项目的开发。例如，使用Microsoft Visual Studio 6进行构建时，可使用以下代码：

<target name="msdev" depends="headers">
    <exec
        executable="msdev.exe"
        failonerror="true" >
        <arg file="CpuInfo.dsw" />
        <arg value="/MAKE"/>
        <arg value="&quot;CpuInfo - Release&quot;"/>
     </exec>   
</target>

但这种方式存在稳定性和可移植性问题，新的IDE版本可能需要重新编写整个目标。例如，支持Microsoft Visual Studio.Net时，代码需要大幅修改：

<target name="devenv" depends="headers">
    <exec
        executable="devenv.exe"
        failonerror="true" >
        <arg file="CpuInfo.sln" />
        <arg value="/build"/>
        <arg value="Release"/>
     </exec>   
</target>

此外，IDE构建通常难以在不同系统上运行，需要锁定系统环境，否则可能导致构建失败。

使用Make

使用Make可以实现一个可在同事间共享的构建过程，也可与自动化持续集成流程集成。运行Make时，可使用以下代码：

<target name="make" depends="headers">
    <exec
        executable="make"
        failonerror="true" >
        <arg value="-f"/>
        <arg file="CpuInfo" />
        <arg value="release"/>
     </exec>   
</target>

但Make的依赖规范过程复杂，需要大量GNU或Unix命令才能正常工作。为实现跨平台可移植性，可能需要使用autoconf配置Makefile，这会使构建过程变得更加复杂。

引入 任务

Ant目前的1.5版本中没有C和C++编译及链接任务，但未来版本可能会有。目前，SourceForge上的Ant - Contrib项目提供了 任务，可用于编写单个构建文件来编译多平台的C++代码并链接成相应的可执行文件。

安装任务

首先，检查在线文档，看任务是否已包含在Ant中。若未包含，从SourceForge项目主页下载cpp - tasks存档（当前使用版本为1.0a）。将cpp - tasks.jar文件添加到项目的lib目录，并在项目中声明 任务及其四个支持的数据类型：

<path id="cc.classpath">
  <pathelement location="lib/cpptasks.jar"/>
</path>

<taskdef resource="cpptasks.tasks"
  classpathref="cc.classpath" 
  loaderRef="cctasks"/>
<typedef resource="cpptasks.types"
  classpathref="cc.classpath" 
  loaderRef="cctasks"/>      

若任务成为Ant的一部分，构建文件中将无需这些声明。为确保一切正常工作，数据类型和任务必须在同一类加载器中加载。

添加编译器

任务需要编译器来执行实际工作，支持的编译器如下表所示：
| 编译器 | 描述 |
| — | — |
| aCC | HP aCC编译器和链接器 |
| bcc | Borland C++（仅适用于Windows，可从borland.com免费获取） |
| brc | Borland Windows资源编译器 |
| CC | Sun Forte C++编译器 |
| df | Compaq Fortran编译器 |
| gcc | GNU C++编译器和链接器 |
| icl | Intel 32位Windows编译器 |
| icc | Intel 32位Linux编译器 |
| ecl | Intel 64位Windows编译器 |
| ecc | Intel 64位Linux编译器 |
| midl | Microsoft IDL编译器 |
| msvc | Microsoft C++编译器 |
| msrc | Microsoft RC资源编译器 |
| os390 | IBM大型机编译器和链接器 |
| xlC | IBM Visual Age AIX编译器 |

无论使用哪种编译器，都需确保其已安装并能从命令行正常工作，即编译器命令在路径中，且相关环境变量（如INCLUDE和LIB）配置正确。

任务简介

任务的核心特点是作为多平台构建原生C和C++程序各阶段的包装器，具体功能如下：
- 编译后缀为.c、.cc、.cxx、.cpp或.c++的C和C++源文件。
- 创建中间目标文件、可执行文件、共享库和静态库。
- 只需指定文件集（如src/* / .cpp）即可构建文件。
- 解析文件以确定依赖关系。
- 支持多平台和工具链。

该任务试图将 的体验引入C和C++世界，通过自动包含目录树中的所有源文件和依赖检查，避免了Makefile中列出依赖的繁琐操作，同时实现快速编译。

然而，跨平台支持仍然是一个复杂的问题，不同平台和工具的构建过程差异很大。使用 任务时，需要在所有目标平台上进行编码和测试，并且对于非基本的编译器选项，需要为每个支持的编译器和链接器确定具体选项。

以下是一个 任务的示例：

<cc debug="false"
    link="executable" 
    outfile="dist/application" 
    objdir="build/objects" 
    multithreaded="true"
    exceptions="true" >
    <compiler name="msvc" if="use-msvc"/>
    <compiler name="gcc" if="use-gcc"/>
    <fileset dir="src/cpp" includes="*.cpp"/>
    <linker name="msvc" if="use-msvc"/>
    <linker name="gcc" if="use-gcc"/>
    <syslibset libs="kernel32,user32"/>
</cc>

这个任务声明将使用GNU和Microsoft工具套件构建一个应用程序，启用多线程和异常处理，并生成发布版本（debug=”false”）。

构建JNI库

Java通过JNI调用原生库，这是一个复杂而强大的机制。这里不深入探讨其细节，仅探索如何在Ant中构建和测试JNI代码。后续将进一步研究 任务在JNI项目中的具体应用。

软件开发中的持续集成与原生代码构建

构建JNI库的步骤

在Ant中构建JNI库，可按以下步骤进行：

1. 生成头文件

JNI开发通常需要根据Java类生成对应的C/C++头文件。可以使用 javah 工具来完成这一任务。在Ant中，可以通过 <exec> 任务调用 javah ：

<target name="generate-jni-headers" depends="compile-java">
    <exec executable="javah" failonerror="true">
        <arg value="-classpath"/>
        <arg path="${build.dir}"/>
        <arg value="-d"/>
        <arg path="${jni.headers.dir}"/>
        <arg value="com.example.MyNativeClass"/>
    </exec>
</target>

上述代码中， ${build.dir} 是Java类文件的输出目录， ${jni.headers.dir} 是生成的JNI头文件的输出目录， com.example.MyNativeClass 是包含本地方法的Java类。

2. 编译C/C++代码

使用前面介绍的 <cc> 任务编译C/C++代码：

<target name="compile-jni" depends="generate-jni-headers">
    <cc debug="false"
        link="sharedlib" 
        outfile="${jni.lib.dir}/libMyNativeLibrary.so" 
        objdir="${jni.objects.dir}" 
        multithreaded="true"
        exceptions="true" >
        <compiler name="gcc" if="use-gcc"/>
        <fileset dir="${jni.src.dir}" includes="*.cpp"/>
        <linker name="gcc" if="use-gcc"/>
        <syslibset libs="jvm"/>
    </cc>
</target>

这里， link="sharedlib" 表示构建共享库， outfile 指定生成的共享库的路径， fileset 指定要编译的C/C++源文件所在的目录。

3. 运行测试

编写Java测试类来调用JNI库中的本地方法，并使用JUnit进行测试。在Ant中，可以使用 <junit> 任务运行测试：

<target name="test-jni" depends="compile-jni">
    <junit printsummary="yes" haltonfailure="true">
        <classpath>
            <pathelement path="${build.dir}"/>
            <pathelement path="${junit.jar}"/>
        </classpath>
        <test name="com.example.MyNativeClassTest"/>
    </junit>
</target>

上述代码中， ${junit.jar} 是JUnit库的路径， com.example.MyNativeClassTest 是测试类的名称。

跨平台构建考虑

在进行跨平台构建时，需要考虑不同操作系统和编译器的差异。以下是一些建议：

1. 编译器选择

根据目标平台选择合适的编译器。例如，在Windows上可以使用 msvc ，在Linux上可以使用 gcc 。可以通过条件判断来选择编译器：

<cc debug="false"
    link="executable" 
    outfile="dist/application" 
    objdir="build/objects" 
    multithreaded="true"
    exceptions="true" >
    <compiler name="msvc" if="use-msvc"/>
    <compiler name="gcc" if="use-gcc"/>
    <fileset dir="src/cpp" includes="*.cpp"/>
    <linker name="msvc" if="use-msvc"/>
    <linker name="gcc" if="use-gcc"/>
    <syslibset libs="kernel32,user32"/>
</cc>

2. 环境变量配置

不同平台的环境变量可能不同，需要确保编译器和链接器所需的环境变量正确配置。例如，在Windows上需要配置 INCLUDE 和 LIB 环境变量，在Linux上需要配置 LD_LIBRARY_PATH 环境变量。

3. 文件路径处理

不同操作系统的文件路径分隔符不同，在编写构建脚本时需要注意。可以使用Ant的属性和函数来处理文件路径，确保脚本在不同平台上都能正常工作。

原生库分发

构建好的原生库需要进行分发，以下是一些常见的分发方式：

1. 打包到应用程序中

将原生库打包到应用程序的安装包中，确保用户在安装应用程序时同时安装原生库。可以使用Ant的 <zip> 或 <tar> 任务来创建安装包：

<target name="package-app" depends="compile-jni">
    <zip destfile="dist/MyApp.zip">
        <fileset dir="${build.dir}" includes="**/*.class"/>
        <fileset dir="${jni.lib.dir}" includes="*.so"/>
    </zip>
</target>

2. 提供独立的下载链接

将原生库作为独立的文件提供下载链接，用户可以根据自己的需求下载并安装。可以使用Web服务器来提供下载服务。

总结

在软件开发中，持续集成和原生代码构建是两个重要的方面。持续集成工具如Gump、CruiseControl、Anthill等各有优缺点，开发者可以根据项目需求选择合适的工具。在原生代码构建方面，Ant的 <cc> 任务为多平台构建原生C和C++程序提供了便利，但跨平台支持仍然是一个挑战，需要开发者在不同平台上进行测试和调整。同时，在构建和分发JNI库时，需要遵循一定的步骤和考虑不同平台的差异。通过合理使用这些工具和技术，可以提高软件开发的效率和质量。

以下是一个简单的流程图，展示了在Ant中构建JNI库的主要步骤：

graph LR
    A[生成JNI头文件] --> B[编译C/C++代码]
    B --> C[运行测试]
    C --> D[打包应用程序]

通过以上步骤和方法，开发者可以更好地应对软件开发中的持续集成和原生代码构建问题，提高项目的可维护性和可扩展性。