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CLI

CLI，全稱為命令行界面（Command Line Interface），是一種用于通過鍵盤輸入指令與操作系統進行交互的軟件機制。這種界面是在圖形用戶界面得到普及之前使用最為廣泛的用戶界面，并且， 即使在當前圖形用戶界面廣泛使用的環境下，CLI仍然有其獨特的優勢和廣泛的應用。

對于CLI，它的一個重要特性就是效率。用戶可以在一條文本命令中對多個文件執行操作，而不需要在各個窗口之間切換，節省了大量時間。此外，如果你已經熟悉了這些命令，那么你可以非常快速地瀏覽系統并與之交互。

構建CLI的工具很多，今天主要基于JAVA語言來實現，其中Apache Commons CLI框架提供了這樣的便利。今天結合之前學習的graalVM提供的native-image工具，來生成一個exe類型的可執行文件，由于graalVM的跨平臺性，我們還能生成各個平臺的CLI命令來輔助完成更多的工作。

Apache Commons CLI是一個用于編寫命令行界面的Java庫。它提供了一個靈活的框架，可以很容易地定義和解析命令行參數。這個庫的主要優點是它可以處理各種類型的參數，包括選項、位置參數、可選參數等。

構成

下面以native-image為例，通過在終端輸入native-image --help可以看到以下信息

_> native-image --help

GraalVM Native Image (https://www.graalvm.org/native-image/)

This tool can ahead-of-time compile Java code to native executables.

Usage: native-image [options] class [imagename] [options]
           (to build an image for a class)
   or  native-image [options] -jar jarfile [imagename] [options]
           (to build an image for a jar file)
   or  native-image [options] -m <module>[/<mAInclass>] [options]
       native-image [options] --module <module>[/<mainclass>] [options]
           (to build an image for a module)

where options include:

    @argument files       one or more argument files containing options
    -cp <class search path of directories and zip/jar files>
    -classpath <class search path of directories and zip/jar files>
    --class-path <class search path of directories and zip/jar files>
                          A ; separated list of directories, JAR archives,
                          and ZIP archives to search for class files.
    -p <module path>
    --module-path <module path>...
                          A ; separated list of directories, each directory
                          is a directory of modules.

一個合格的CLI基本都會提供help選項來展示，這個CLI的語法、選項以及功能描述。從上面的輸出可以看到help主要包括：

1. 介紹：主要對命令的功能的描述，包括官網、版本以及一些內在系數等
2. 用法：包括命令語法格式、配置項、參數等信息
3. 參數說明：具體配置項參數的說明，以及具體的功能描述

Common-CLI

• 定義階段：在Java代碼中定義Option參數，定義參數、是否需要輸入值、簡單的描述等
• 解析階段：應用程序傳入參數后，CLI進行解析
• 詢問階段：通過查詢CommandLine詢問進入到哪個程序分支中

定義階段

主要是借助Option類提供的API來構建各種選項以及參數信息，下面是對應API的描述：

解析階段

主要對輸入參數的解析，也就是main方法的參數，默認提供下面3中語法解析的支持：

• DefaultParser：提供了基礎的解析功能，能解析簡單的命令行參數。（比如：java -Djava.awt.headless=true -Djava.NET.useSystemProxies=true Foo）
• PosixParser：提供了解析POSIX形式參數的功能。（比如：tar -zxvf foo.tar.gz）
• GnuParser：提供了解析長參數及Java命令中參數的功能。（比如：du --human-readable --max-depth=1）

詢問階段

基于上一步解析后，會將參數解析成CommandLine，結合Option中的配置，需要我們完成各種配置、參數匹配后的業務處理流程，類型下面這樣：

if( commandLine.hasOption("help") ){
          helper.printHelp("calendar [options] nnwhere options include:", null, options, null, false);
          return;
      }

      if( commandLine.hasOption("version") ){
          printResult("1.0.0");
          return;
      }

解析的過程有時候會比較些復雜，示例中是針對單一選項的分支，當多個選項混合使用時，比如tar -zxvf xxx.tar.gz這樣的，當然前提是我們定義的CLI支持這種風格。

示例

下面通過一個簡單的示例看下如何構建一個CLI的工具：該示例的作用是按指定格式輸出當前日期：

clendar -o yyyy-MM-dd

• 定義配置項

private static Options initOptions() {
        Options options = new Options();

        options.addOption(Option.builder("H")
                .longOpt("help")
                .desc("show help information").build());

        options.addOption(Option.builder("V")
                .longOpt("version")
                .desc("show help information").build());

        options.addOption(Option.builder("O")
                .longOpt("out")
                .hasArg(true)
                .argName("fmt") // 只是定義
                .required(false)
                .desc("configure the date output format").build());

        return options;
    }

• 解析參數

private static CommandLine parseArguments(Options options, String[] args){
        CommandLineParser parser = new DefaultParser();

        try {
            return parser.parse(options, args);
        } catch (ParseException e) {
            System.err.println(e.getMessage());
        }
        return null;
    }

• 詢問階段

private static void handleCommand(Options options, CommandLine commandLine) {
        if(ArrayUtils.isEmpty(commandLine.getOptions()) ){
            printResult("Please specify options for calendar building or use --help for more info.");
            return;
        }

        if( commandLine.hasOption("help") ){
            helper.printHelp("calendar [options] nnwhere options include:", null, options, null, false);
            return;
        }

        if( commandLine.hasOption("version") ){
            printResult("1.0.0");
            return;
        }

        if( commandLine.hasOption("out") ){
            String fmt = commandLine.getOptionValue("out");
            if(StringUtils.isEmpty(fmt)){
                fmt = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss";
            }
            printResult(DateFormatUtils.format(new Date(), fmt));
            return;
        }

        // calendar: 'x' is not a git command. See 'calendar --help'.
        helper.printHelp(String.format("calendar: '%s' is not a calendar command. See 'calendar --help'.", Arrays.toString(commandLine.getArgs())), options, false);
    }

定義程序入口：

public static void main(String[] args) {
        // 定義階段
        Options options = initOptions();
        // 解析階段
        CommandLine commandLine = parseArguments(options, args);
        // 詢問階段
        handleCommand(options, commandLine);
    }

打包

這里我們引入maven-assembly-plugin插件，主要幫助在打包時將依賴包一并寫入jar文件，同時將入口文件定義到manifest：

<plugin>
    <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
    <artifactId>maven-assembly-plugin</artifactId>
    <version>3.3.0</version>
    <executions>
        <execution>
            <id>package-jar-with-dependencies</id>
            <phase>package</phase>
            <goals>
                <goal>single</goal>
            </goals>
            <configuration>
                <archive>
                    <manifest>
                        <mainClass>${main-class}</mainClass>
                    </manifest>
                </archive>
                <descriptorRefs>
                    <!-- bin,jar-with-dependencies,src,project -->
                    <descriptorRef>jar-with-dependencies</descriptorRef>
                </descriptorRefs>
            </configuration>
        </execution>
    </executions>
</plugin>

可以直接通過maven插件或者下的命令，將上面的代碼打包成jar文件

mvn clean package

測試jar

如果安裝上面的配置，最終會在項目target目錄輸出一個以jar-with-dependencies為后綴的jar文件，通過下面的命令可以測試cli命令

java -jar ./target/calendar-jar-with-dependencies.jar -h

這樣的CLI可不是我們想要的，一來需要依賴JRE的運行環境，同時調用極其不方便。

生成exe

如果你看過之前的文章，關于GraalVM的使用，按照文檔下載并配置好運行環境后，可以通過下面的命令對上一步的jar文件進一步處理

native-image -jar [jar] -o [name]

native-image -jar ./target/calendar-jar-with-dependencies.jar -o calendar

通過上面的命令會生成一個calendar.exe文件，這樣將其加入到環境變量后，則可以在windows平臺終端上使用了

對于不喜歡直接使用命令的，當然這里也可以使用插件exec-maven-plugin，在maven生命周期package階段，自動執行上面的命令，這樣整個過程只需要執行mvn clean package即可

<plugin>
    <groupId>org.codehaus.mojo</groupId>
    <artifactId>exec-maven-plugin</artifactId>
    <version>3.1.0</version>
    <executions>
        <execution>
            <id>native-image-App</id>
            <phase>package</phase>
            <goals>
                <goal>exec</goal>
            </goals>
            <configuration>
                <environmentVariables>
                </environmentVariables>
                <!-- native-image -jar ./target/tool-jar-with-dependencies.jar -o tool -->
                <executable>native-image</executable>
                <arguments>
                    <argument>-jar</argument>
                    <argument>${project.basedir}/target/${project.build.finalName}-jar-with-dependencies.jar</argument>
                    <argument>-o</argument>
                    <argument>${project.build.finalName}</argument>
                </arguments>
            </configuration>
        </execution>
    </executions>
</plugin>

測試exe

在終端執行下面的命令接口看到預期的結果：

calendar.exe -O yyyy-MM-dd

總結

總的來說，Apache Commons CLI是一個非常強大的工具，可以幫助你輕松地處理命令行參數。無論你的應用程序需要處理多少個參數，或者這些參數的類型是什么， Commons CLI都可以提供幫助。