MK
摩柯社区 - 一个极简的技术知识社区
AI 面试

Kotlin中的持续集成与Gradle构建

2021-11-146.9k 阅读

Kotlin中的持续集成与Gradle构建

一、Gradle基础

1.1 Gradle简介

Gradle是一种基于Apache Ant和Apache Maven概念的项目自动化构建工具。它结合了Ant的灵活性和Maven的约定优于配置（Convention over Configuration）的优点，使用一种基于Groovy或Kotlin的特定领域语言（DSL）来声明项目设置，而不是传统的XML形式。对于Kotlin项目而言，Gradle提供了强大且灵活的构建支持。

1.2 Gradle安装与环境配置

要在本地开发环境中使用Gradle，首先需要下载并配置Gradle环境。可以从Gradle官方网站（https://gradle.org/releases/）下载对应版本的Gradle压缩包。解压后，将Gradle的`bin`目录添加到系统的`PATH`环境变量中。验证安装是否成功，可以在命令行中输入`gradle -v`，如果能正确输出版本信息，则说明安装成功。

1.3 Gradle项目结构

典型的Gradle项目结构遵循一定的约定。根目录下通常有一个build.gradle.kts（使用Kotlin DSL）或build.gradle（使用Groovy DSL）文件，用于定义项目的依赖、构建配置等。src目录存放项目源代码，其中main/kotlin目录用于存放Kotlin主代码，test/kotlin目录用于存放测试代码。此外，gradle目录包含Gradle wrapper相关文件，这使得项目可以指定使用的Gradle版本，其他开发者在克隆项目时，Gradle wrapper会自动下载并使用指定版本的Gradle。

二、Gradle构建Kotlin项目

2.1 创建Kotlin项目

使用Gradle创建Kotlin项目非常简单。可以使用Gradle的init命令，在命令行中进入想要创建项目的目录，然后执行：

gradle init --type kotlin-library

这条命令会初始化一个Kotlin库项目，生成基本的项目结构和Gradle配置文件。如果想要创建Kotlin应用程序项目，可以使用：

gradle init --type kotlin-application

2.2 配置build.gradle.kts

在build.gradle.kts文件中，可以配置项目的各种属性。例如，定义项目的组（group）、版本（version）和应用的插件：

plugins {
    kotlin("jvm") version "1.7.20"
    application
}

group = "com.example"
version = "1.0.0"

上述代码中，应用了Kotlin JVM插件，指定了Kotlin版本为1.7.20，同时应用了application插件，这对于构建可执行的Kotlin应用很有用。

2.3 配置依赖

Gradle通过dependencies块来管理项目的依赖。例如，如果项目需要使用JUnit 5进行测试，可以添加如下依赖：

dependencies {
    testImplementation("org.junit.jupiter:junit-jupiter-api:5.8.2")
    testRuntimeOnly("org.junit.jupiter:junit-jupiter-engine:5.8.2")
}

这里testImplementation表示该依赖用于测试代码的编译，testRuntimeOnly表示该依赖仅在测试运行时需要。如果项目需要使用外部库，比如OkHttp进行HTTP请求，可以添加：

implementation("com.squareup.okhttp3:okhttp:4.9.1")

implementation配置表示该依赖用于项目主代码的编译和运行。

2.4 构建任务

Gradle有许多内置的构建任务。常见的任务包括：

  • clean：删除构建目录，通常是build目录，清理之前构建产生的文件。
  • build：执行一系列构建任务，包括编译代码、运行测试（如果有）、打包等。对于Kotlin库项目，会生成JAR文件；对于Kotlin应用项目，会生成可执行的JAR文件。
  • assemble：只执行打包相关任务，不运行测试。
  • test：运行项目中的测试代码。

可以在命令行中执行这些任务，例如gradle clean build会先清理构建目录，然后执行完整的构建过程。

三、Kotlin代码结构与Gradle构建关系

3.1 Kotlin源集（Source Sets）

Kotlin项目中的源集定义了源代码、资源文件以及测试代码的位置。Gradle默认有两个主要源集：main和test。main源集包含项目的主代码，位于src/main/kotlin目录，test源集包含测试代码，位于src/test/kotlin目录。

可以通过Gradle配置自定义源集。例如，如果项目有一些特定于集成测试的代码，可以创建一个新的源集integrationTest：

sourceSets {
    create("integrationTest") {
        kotlin {
            srcDirs("src/integrationTest/kotlin")
        }
        resources {
            srcDirs("src/integrationTest/resources")
        }
    }
}

同时，需要为新的源集配置依赖：

dependencies {
    integrationTestImplementation("org.junit.jupiter:junit-jupiter-api:5.8.2")
    integrationTestRuntimeOnly("org.junit.jupiter:junit-jupiter-engine:5.8.2")
}

还需要定义相应的构建任务来运行集成测试，例如：

tasks {
    register<Test>("integrationTest") {
        description = "Runs integration tests."
        testClassesDirs = sourceSets["integrationTest"].output.classesDirs
        classpath = sourceSets["integrationTest"].runtimeClasspath
    }
}

这样就可以通过gradle integrationTest命令来运行集成测试。

3.2 Kotlin模块（Modules）

在大型项目中，通常会将项目拆分为多个模块。Gradle可以很好地支持Kotlin模块的管理。假设项目有一个核心模块和一个UI模块。可以在项目根目录下创建core和ui两个子目录，每个子目录作为一个模块，都有自己的build.gradle.kts文件。

在根目录的settings.gradle.kts文件中，包含这些模块：

include("core", "ui")

在core模块的build.gradle.kts中，可以定义该模块的配置，例如：

plugins {
    kotlin("jvm") version "1.7.20"
}

group = "com.example"
version = "1.0.0"

dependencies {
    implementation(kotlin("stdlib-jdk8"))
}

在ui模块中，如果依赖core模块，可以这样配置：

plugins {
    kotlin("jvm") version "1.7.20"
}

group = "com.example"
version = "1.0.0"

dependencies {
    implementation(project(":core"))
    implementation("com.squareup:javapoet:1.13.0")
}

这样，Gradle会在构建时正确处理模块之间的依赖关系。

四、持续集成基础

4.1 什么是持续集成

持续集成（Continuous Integration，CI）是一种软件开发实践，团队成员频繁地将他们的代码更改合并到共享的主分支（通常是main或master分支）。每次合并都会触发自动化构建和测试流程。通过持续集成，可以尽早发现代码中的问题，如编译错误、单元测试失败、代码冲突等，减少集成问题带来的风险，提高软件质量。

4.2 持续集成的好处

  • 快速反馈：开发人员可以迅速得知他们的代码更改是否破坏了构建或测试。如果有问题，能及时定位和修复，避免问题在代码库中积累。
  • 提高代码质量：持续运行单元测试、静态分析等工具，可以确保代码始终符合一定的质量标准。
  • 促进团队协作：频繁的代码合并使得团队成员之间的代码集成更加顺畅，减少因长时间隔离开发导致的集成难题。

4.3 常见的持续集成工具

  • Jenkins：开源的持续集成工具，具有丰富的插件生态系统，可高度定制化。它支持多种版本控制系统和构建工具，适用于各种规模的项目。
  • GitLab CI/CD：与GitLab紧密集成的CI/CD解决方案，使用简单，配置文件（.gitlab-ci.yml）与项目代码存储在一起，便于管理和维护。对于使用GitLab进行代码托管的项目来说，是一个很好的选择。
  • GitHub Actions：与GitHub紧密集成，提供了丰富的预制动作（Actions），可以轻松创建自定义的CI/CD工作流程。配置文件（.github/workflows/*.yml）存储在项目仓库中，使用YAML语法进行配置。

五、在Kotlin项目中使用GitHub Actions进行持续集成

5.1 创建GitHub Actions工作流文件

在Kotlin项目的.github/workflows目录下创建一个YAML文件，例如build-and-test.yml。这个文件定义了持续集成的工作流程。

name: Build and Test Kotlin Project
on:
  push:
    branches:
      - main
jobs:
  build-and-test:
    runs-on: ubuntu - latest
    steps:
      - name: Checkout code
        uses: actions/checkout@v2
      - name: Set up JDK 11
        uses: actions/setup-java@v2
        with:
          java-version: '11'
          distribution: 'adopt'
      - name: Set up Gradle
        uses: gradle/gradle-build-action@v2
      - name: Build and test
        run: gradle build

上述工作流定义了以下步骤：

  • Checkout code：使用actions/checkout@v2动作将项目代码从GitHub仓库检出到运行工作流的服务器上。
  • Set up JDK 11：使用actions/setup-java@v2动作安装AdoptOpenJDK 11，因为Kotlin项目通常基于Java运行，需要合适的JDK环境。
  • Set up Gradle：使用gradle/gradle-build-action@v2动作设置Gradle环境。
  • Build and test：运行gradle build命令，执行项目的构建和测试任务。

5.2 自定义工作流

可以根据项目需求进一步自定义工作流。例如，如果项目需要进行代码质量检查，可以添加ktlint检查步骤。首先在build.gradle.kts中添加ktlint插件和依赖：

plugins {
    id("org.jlleitschuh.gradle.ktlint") version "10.2.1"
}

dependencies {
    ktlint("com.pinterest:ktlint:0.43.2")
}

然后在GitHub Actions工作流中添加ktlint检查步骤：

name: Build and Test Kotlin Project
on:
  push:
    branches:
      - main
jobs:
  build-and-test:
    runs-on: ubuntu - latest
    steps:
      - name: Checkout code
        uses: actions/checkout@v2
      - name: Set up JDK 11
        uses: actions/setup-java@v2
        with:
          java-version: '11'
          distribution: 'adopt'
      - name: Set up Gradle
        uses: gradle/gradle-build-action@v2
      - name: Ktlint check
        run: gradle ktlintCheck
      - name: Build and test
        run: gradle build

这样，每次代码推送到main分支时，不仅会执行构建和测试，还会进行ktlint代码风格检查。

5.3 处理缓存

为了提高持续集成的速度，可以对Gradle依赖和构建缓存进行处理。在GitHub Actions工作流中添加缓存步骤：

name: Build and Test Kotlin Project
on:
  push:
    branches:
      - main
jobs:
  build-and-test:
    runs-on: ubuntu - latest
    steps:
      - name: Checkout code
        uses: actions/checkout@v2
      - name: Set up JDK 11
        uses: actions/setup-java@v2
        with:
          java-version: '11'
          distribution: 'adopt'
      - name: Set up Gradle
        uses: gradle/gradle-build-action@v2
      - name: Cache Gradle packages
        uses: actions/cache@v2
        with:
          path: |
            ~/.gradle/caches
            ~/.gradle/wrapper
          key: ${{ runner.os }} - gradle - ${{ hashFiles('build.gradle.kts') }}
          restore - keys: |
            ${{ runner.os }} - gradle -
      - name: Cache Gradle build
        uses: actions/cache@v2
        with:
          path: build
          key: ${{ runner.os }} - build - ${{ hashFiles('build.gradle.kts') }}
          restore - keys: |
            ${{ runner.os }} - build -
      - name: Ktlint check
        run: gradle ktlintCheck
      - name: Build and test
        run: gradle build

上述缓存步骤会根据操作系统和build.gradle.kts文件的哈希值来缓存Gradle依赖和构建结果，下次运行工作流时，如果相关文件没有变化，可以直接从缓存中恢复，加快构建速度。

六、Gradle构建优化

6.1 增量构建

Gradle支持增量构建，它会记住哪些任务已经执行，以及任务的输入和输出。只有当任务的输入发生变化时，才会重新执行该任务。例如，在编译Kotlin代码时，如果源文件没有修改，Gradle不会重新编译这部分代码，从而节省构建时间。为了充分利用增量构建，在定义任务时应确保正确声明任务的输入和输出。

6.2 并行构建

Gradle可以并行执行任务，提高构建效率。对于有多个独立任务的项目，例如编译不同模块的代码或运行不同类型的测试，可以启用并行构建。在build.gradle.kts中，可以通过以下配置启用并行构建：

gradle.buildCache {
    local {
        enabled = true
    }
}

tasks.parallelism = Runtime.getRuntime().availableProcessors()

上述代码中，首先启用了本地构建缓存，然后设置tasks.parallelism为当前机器的可用处理器数量，这样Gradle会尽可能并行执行任务。

6.3 优化依赖管理

  • 使用版本约束：在build.gradle.kts中，可以通过versionCatalogs来管理依赖版本。例如：
versionCatalogs {
    create("libs") {
        version("okhttp", "4.9.1")
        library("okhttp", "com.squareup.okhttp3:okhttp", versionRef("okhttp"))
    }
}

dependencies {
    implementation(libs.okhttp)
}

这样，如果需要更新OkHttp的版本，只需要在versionCatalogs中修改okhttp的版本号即可。

  • 排除不必要的依赖传递：有时候项目会引入一些不需要的传递依赖。可以通过exclude语句来排除。例如，如果okhttp引入了某个不需要的日志库依赖，可以这样排除：
implementation("com.squareup.okhttp3:okhttp:4.9.1") {
    exclude(group = "org.slf4j", module = "slf4j - api")
}

这样就排除了okhttp对org.slf4j:slf4j - api的传递依赖。

七、持续集成中的测试策略

7.1 单元测试

单元测试是持续集成中最基本的测试类型。在Kotlin项目中，通常使用JUnit 5或TestNG进行单元测试。例如，对于一个简单的Kotlin类Calculator：

class Calculator {
    fun add(a: Int, b: Int): Int {
        return a + b
    }
}

可以编写如下JUnit 5单元测试：

import org.junit.jupiter.api.Test
import kotlin.test.assertEquals

class CalculatorTest {
    @Test
    fun `test add method`() {
        val calculator = Calculator()
        val result = calculator.add(2, 3)
        assertEquals(5, result)
    }
}

在持续集成中，单元测试应该快速运行，以提供及时的反馈。通常会将单元测试作为构建过程中的一个任务，例如在Gradle构建中，test任务会运行所有的单元测试。

7.2 集成测试

集成测试用于测试不同组件之间的交互。如前文所述，可以创建一个单独的integrationTest源集来存放集成测试代码。例如，假设项目使用OkHttp进行HTTP请求，并且有一个HttpClient类负责发起请求：

import okhttp3.OkHttpClient
import okhttp3.Request
import java.io.IOException

class HttpClient {
    private val client = OkHttpClient()

    @Throws(IOException::class)
    fun get(url: String): String {
        val request = Request.Builder()
           .url(url)
           .build()
        client.newCall(request).execute().use { response ->
            if (!response.isSuccessful) throw IOException("Unexpected code $response")
            return response.body?.string() ?: ""
        }
    }
}

可以编写如下集成测试：

import org.junit.jupiter.api.Test
import kotlin.test.assertTrue

class HttpClientIntegrationTest {
    @Test
    fun `test get method`() {
        val client = HttpClient()
        val result = client.get("https://www.example.com")
        assertTrue(result.isNotEmpty())
    }
}

在持续集成中，集成测试可能会比单元测试运行时间长，因为它可能涉及到网络请求、数据库连接等外部资源。可以根据项目情况，决定是否在每次代码推送时运行集成测试，或者在特定的构建阶段（如定时构建或发布前构建）运行。

7.3 代码质量测试

代码质量测试包括静态代码分析、代码风格检查等。例如，使用ktlint进行Kotlin代码风格检查。除了前文提到的在Gradle中添加ktlint插件和在GitHub Actions中添加检查步骤外，还可以自定义ktlint规则。在项目根目录下创建.ktlint.yml文件，可以配置规则，例如：

disabled_rules:
  - max-line-length
  - no-wildcard-imports

这样就禁用了max-line-length和no-wildcard-imports规则。在持续集成中，代码质量测试可以帮助团队保持代码风格的一致性，提高代码的可读性和可维护性。

八、Gradle构建与持续集成的高级应用

8.1 多平台构建

Kotlin支持多平台开发，可以针对不同的平台（如JVM、Android、JavaScript、Native等）构建项目。Gradle提供了强大的支持来实现多平台构建。例如，要构建一个Kotlin多平台库项目，可以在build.gradle.kts中配置：

plugins {
    kotlin("multiplatform") version "1.7.20"
}

kotlin {
    jvm {
        compilations.all {
            kotlinOptions.jvmTarget = "11"
        }
    }
    js(IR) {
        browser()
    }
    sourceSets {
        val commonMain by getting {
            dependencies {
                implementation(kotlin("stdlib - common"))
            }
        }
        val jvmMain by getting {
            dependencies {
                implementation(kotlin("stdlib - jdk8"))
            }
        }
        val jsMain by getting {
            dependencies {
                implementation(kotlin("stdlib - js"))
            }
        }
    }
}

上述配置定义了一个针对JVM和JavaScript平台的多平台项目。在持续集成中，可以针对不同平台分别执行构建任务，确保每个平台的代码都能正确构建和测试。

8.2 发布到Maven仓库

如果项目开发的是一个库，通常需要将其发布到Maven仓库，以便其他项目可以使用。Gradle可以方便地实现这一功能。首先，需要在build.gradle.kts中添加maven - publish插件：

plugins {
    kotlin("jvm") version "1.7.20"
    `maven - publish`
}

group = "com.example"
version = "1.0.0"

publishing {
    publications {
        create<MavenPublication>("mavenJava") {
            from(components["java"])
        }
    }
    repositories {
        maven {
            name = "myRepo"
            url = uri("https://maven.example.com/repository/maven - releases/")
            credentials {
                username = project.properties["mavenUsername"] as String?
                password = project.properties["mavenPassword"] as String?
            }
        }
    }
}

上述配置定义了如何将项目发布到指定的Maven仓库。在持续集成中，可以在构建和测试通过后，自动触发发布任务，将项目发布到Maven仓库。

8.3 持续交付与部署

持续集成是持续交付和部署的基础。在持续集成确保代码质量后，可以进一步实现持续交付和部署。例如，对于一个Kotlin Web应用，可以在持续集成通过后，将构建好的应用部署到生产环境。这可以通过在GitHub Actions工作流中添加部署步骤来实现。假设应用使用Docker容器化部署，可以先构建Docker镜像，然后推送到容器注册表，最后在生产服务器上拉取并运行镜像。

name: Build, Test, and Deploy Kotlin Web App
on:
  push:
    branches:
      - main
jobs:
  build-and-test:
    runs-on: ubuntu - latest
    steps:
      - name: Checkout code
        uses: actions/checkout@v2
      - name: Set up JDK 11
        uses: actions/setup-java@v2
        with:
          java-version: '11'
          distribution: 'adopt'
      - name: Set up Gradle
        uses: gradle/gradle-build-action@v2
      - name: Build and test
        run: gradle build
  deploy:
    needs: build - and - test
    runs-on: ubuntu - latest
    steps:
      - name: Checkout code
        uses: actions/checkout@v2
      - name: Set up Docker Buildx
        uses: docker/setup - buildx - action@v2
      - name: Login to Docker Registry
        uses: docker/login - action@v2
        with:
          registry: registry.example.com
          username: ${{ secrets.DOCKER_USERNAME }}
          password: ${{ secrets.DOCKER_PASSWORD }}
      - name: Build and push Docker image
        uses: docker/build - push - action@v3
        with:
          context:.
          push: true
          tags: registry.example.com/my - app:${{ github.sha }}
      - name: Deploy to production
        uses: appleboy/ssh - action@v0.1.14
        with:
          host: production - server.example.com
          username: ${{ secrets.SSH_USERNAME }}
          key: ${{ secrets.SSH_PRIVATE_KEY }}
          script: |
            docker pull registry.example.com/my - app:${{ github.sha }}
            docker stop my - app || true
            docker rm my - app || true
            docker run - d --name my - app - p 8080:8080 registry.example.com/my - app:${{ github.sha }}

上述工作流定义了在main分支代码推送时，先执行构建和测试任务，通过后进行应用的部署，包括构建和推送Docker镜像，以及在生产服务器上更新容器。

通过合理运用Gradle构建和持续集成技术，可以高效地开发、测试和部署Kotlin项目，提高项目的质量和开发效率。无论是小型项目还是大型企业级应用，这些技术都能为项目的成功提供有力保障。