使用Airline自定义command (Java)

1. 絮絮叨叨

• 畏难情绪和猎奇心理作祟，总是对那些奇奇怪怪的小功能感兴趣，对开源组件核心功能的源码阅读却拖拖拉拉

• 例如，presto-cli实际是一个command，这个command执行起来后才能支持SQL输入、查询执行、查询结果展示等，才形成了CLI（Command Line Interface,命令行界面）

  # 指定了option的command
  ./presto --server localhost:8080 --user sunrise --catalog hive
  # command的运行逻辑由run()方法控制，运行起来后，允许用户与Presto服务进行查询交互
  > select * from tpch.orders limit 10;
  

• 笔者的愚见： 如果一个command执行起来后，用户可以与之交互，则这个command就变成了CLI

• 令笔者感兴趣的是：presto-cli对应的名为presto的command是如何实现的呢？

• 尤其是--help选项的实现，肯定不是自定义代码的，按照开源组件的调性，应该会借助现成的第三方库去实现
  

• 至于presto-cli是如何将用户输入的SQL传递给Presto集群，又如何执行进度、执行结果等，笔者并不感兴趣

2. Java库Airline

• 在阅读presto-cli模块的源码时，发现presto-cli的入口类为Presto，其main()方法中启动了一个Console类

  public final class Presto
  {
      private Presto() {}
  
      public static void main(String[] args)
      {
          Console console = singleCommand(Console.class).parse(args);
  
          if (console.helpOption.showHelpIfRequested() ||
                  console.versionOption.showVersionIfRequested()) {
              return;
          }
  
          System.exit(console.run() ? 0 : 1);
      }
  }
  

• Console类的定义如下，对应上面截图中的presto命令（一个single command）

  @Command(name = "presto", description = "Presto interactive console")
  public class Console
  {
      ... // 省略static final字段，只展示与option有关的字段
      @Inject
      public HelpOption helpOption;
  
      @Inject
      public VersionOption versionOption = new VersionOption();
  
      @Inject
      public ClientOptions clientOptions = new ClientOptions();
  	... // 其他代码省略
  }
  

• 仔细阅读相关代码后发现，presto命令的实现依赖了airlift的airline，还使用的是不再维护的0.8版本的airline

• deprecated的Airline，对Airline的介绍如下：

  Airline is a Java annotation-based framework for parsing Git like command line structures.
  Airline是基于注解的Java框架，用于解析像git一样的命令

• Airline的maven依赖如下：

  <dependency>
      <groupId>io.airliftgroupId>
      <artifactId>airlineartifactId>
      <version>0.9version>
  dependency>
  

• Airline 2的介绍则更加直白，就是一个构建CLI的Java库

  Airline is an annotation-driven Java library for building Command Line Interfaces (CLIs), it supports simple commands all the way through to complex Git style CLIs with groups and user defined command aliases.
  Airline是注解驱动的、用于构建CLI的Java库。从简单的command，到复杂的git风格（有group和用户自定义command别名）的CLI，Airline都支持

• Airline 2的maven依赖如下：

  <dependency>
    <groupId>com.github.rvessegroupId>
    <artifactId>airlineartifactId>
    <version>2.9.0version>
  dependency>
  

3. Airline实战

• 目标： 使用Airline实现一个简单的即席查询（ad-hoc query）的伪CLI，只打印启动CLI时的用户选项（client options）

• 整个项目需要使用到如下maven依赖

  <dependencies>
      <dependency>
          <groupId>io.airliftgroupId>
          <artifactId>airlineartifactId>
          <version>0.9version>
      dependency>
      <dependency>
          <groupId>com.google.guavagroupId>
          <artifactId>guavaartifactId>
          <version>31.1-jreversion>
      dependency>
  dependencies>
  

3.1 定义options

• 模拟presto-cli，即席查询的cli至少支持--help、--version这两个必备的option，还有--serevr、--user、--session等与访问即席查询服务有关的client options
• --help选项，可以直接使用Airline提供的HelpOption类
• --version选项和后续的client options都需要自定义，需要使用Airline的@Option注解

3.1.1 自定义VersionOption

• 模拟presto-cli，VersionOption的代码实现如下：

  public class VersionOption
  {
  	// 可选的option，即command中可以不使用；默认值为false，即默认不展示cli的version信息
      @Option(name = "--version", description = "Display version information and exit")
      public Boolean version = false;
  
  	// 返回version，以决定是否运行cli；一般展示version和帮助信息，不需要开启cli
      public boolean showVersionIfRequested()
      {
          if (version) {
          	// AdhocQuery就是cli的入口类，获取入口类的implementation version，可能为null
              String clientVersion = AdhocQuery.class.getPackage().getImplementationVersion();
              System.out.println("Ad-hoc Query CLI " + firstNonNull(clientVersion, "(version unknown)"));
          }
          return version;
      }
  }
  

3.1.2 自定义ClientOptions

• 自定义ClientOptions，里面包含多个client option，这些client option与访问即席查询服务有关
• 通过尝试使用@Option中的不同元素，体验各个元素的作用

  public class ClientOptions
  {
      // 带默认值的optional option
      @Option(name = "--server", title = "server", description = "ad-hoc query server location (default: localhost:8080)")
      public String server = "localhost:8080";
  
      // 带默认值的optional option
      @Option(name = "--user", title = "user", description = "Username")
      public String user = System.getProperty("user.name");
  
      // optional option，默认值null（string的默认值）
      @Option(name = "--password", title = "password", description = "Password")
      public String password;
  
      // optional option，要么不使用该选项，要么使用时指定两个session属性
      @Option(name = "--session", title = "session",
              description = "Session property (property can be at most two; format: --session key1=value1 key2=value2; " +
                      "use 'SHOW SESSION' to see available properties)",
              arity = 2)
      public final List<Property> sessionProperties = new ArrayList<>();
  
      // required option，使用command时必须使用debug选项；由于debug选项为boolean类型，也就是debug选项的值必须为true
      @Option(name = "--debug", title = "debug", description = "Enable debug information", required = true)
      public boolean debug;
  
      // --help显示帮助信息时，将隐藏该选项
      @Option(name = "--advanced", title = "advanced-properties", hidden = true,
              description = "Advanced  property (property can be used multiple times; format: --advanced key1=value1 --advanced key2=value2 ...)")
      public List<Property> advancedProperties = new ArrayList<>();
  
      @Override
      public String toString()
      {
          return toStringHelper(this)
                  .add("server", server)
                  .add("user", user)
                  .add("password", password)
                  .add("sessionProperties", sessionProperties)
                  .add("debug", debug)
                  .add("advancedProperties", advancedProperties)
                  .toString();
      }
  }
  

• 其中，property就是k1=v1类型的键值对

  public class Property {
      private static final Splitter NAME_VALUE_SPLITTER = Splitter.on('=').limit(2);
      private static final CharMatcher PRINTABLE_ASCII = CharMatcher.inRange((char) 0x21, (char) 0x7E); // spaces are not allowed
  
      private final String name;
      private final String value;
  
      public Property(String property) {
          List<String> nameValue = NAME_VALUE_SPLITTER.splitToList(property);
          checkArgument(nameValue.size() == 2, "Invalid property: %s", property);
          name = nameValue.get(0);
          value = nameValue.get(1);
  
          verifyProperty(name, value);
  
          System.out.printf("create property from property string (%s)\n", property);
      }
  
      private static void verifyProperty(String name, String value) {
          checkArgument(!name.isEmpty(), "Session property name is empty");
          checkArgument(name.indexOf('=') < 0, "Session property name must not contain '=': %s", name);
          checkArgument(PRINTABLE_ASCII.matchesAllOf(name), "Session property name contains spaces or is not US_ASCII: %s", name);
          checkArgument(PRINTABLE_ASCII.matchesAllOf(value), "Session property value contains spaces or is not US_ASCII: %s", value);
      }
  
      public String getName() {
          return name;
      }
  
      public String getValue() {
          return value;
      }
  
      @Override
      public String toString() {
          return name + '=' + value;
      }
  
      @Override
      public int hashCode() {
          return Objects.hash(name, value);
      }
  
      @Override
      public boolean equals(Object obj) {
          if (this == obj) {
              return true;
          }
          if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) {
              return false;
          }
          Property other = (Property) obj;
          return Objects.equals(this.name, other.name) &&
                  Objects.equals(this.value, other.value);
      }
  }
  

3.2 定义command

• 使用Airline提供的@Command注解定义command：

  • 将想要支持的option以依赖注入的方式（@Inject），传递给command
  • 定义run()方法，里面包含命令的执行逻辑；为了简单起见，这里不支持用户交互，所以是一个伪CLI

  @Command(name = "adhoc-query", description = "Ad-hoc query interactive console")
  public class Console
  {
      @Inject // javax.inject.Inject;
      public HelpOption helpOption;
  
  	// 不知为何，VersionOption无法自动实现依赖注入，需要手动创建，且无法去除@Inject注解
      @Inject
      public VersionOption versionOption = new VersionOption();
  
      @Inject
      public ClientOptions clientOptions;
  
      /**
       * 简单打印client options的值
       */
      public void run()
      {
          System.out.println(clientOptions);
      }
  }
  

3.4 启动CLI

3.4.1 创建入口类，以启动CLI

• 创建入口类AdhocQuery：

  public class AdhocQuery
  {
      // 工具类，不支持对象的创建
      private AdhocQuery() {}
      
      public static void main(String[] args)
      {
      	// 使用SingleCommand.singleCommand()创建一个parser，可以解析Console的命令行参数，如option、argument等
      	// 使用parse()方法解析来自args的命令行参数，得到对应的、已初始化的命令行
          Console console = singleCommand(Console.class).parse(args);
  
          // 如果使用--help选项，则打印command帮助信息后退出
          // 如果使用--version选项，则打印command帮助信息后退出
          if (console.helpOption.showHelpIfRequested() ||
                  console.versionOption.showVersionIfRequested()) {
              return;
          }
          // 执行command，这里选择打印command的client options信息
          console.run();
      }
  }
  

3.42 理解@Option各元素的作用

• 使用IDEA的run configuration，添加运行参数
  

required=true带来的影响

• 执行失败，提示缺少--debug选项
  
• 这是因为在定义--debug选项时，设置了required=true，导致在使用adhoc-query命令时，必须加上该选项

对照帮助信息，理解@Option的多个元素

• 加上--debug，成功打印出帮助信息
  

hidden = true带来的影响

• 细心的你，将会发现没有展示--advanced选项
• 这是因为在定义--advanced选项时，设置了hidden = true，导致该选项的帮助信息被隐藏

option的值

• 将args修改为--debug，发现打印的client options信息如下：

  • 对于可选的option，如果不在定义时设置默认值，则将使用对应类型的默认值，如password则使用了string的默认值null
  • 对于boolean类型的选项，在命令行中使用该选项则表示true；这里将--debug定义为required的、boolean的option，导致在命令行中必须使用它

  ClientOptions{server=localhost:8080, user=11120066, password=null, sessionProperties=[], debug=true, advancedProperties=[]}
  

arity = 2带来的影响

• 尝试使用--session，添加访问即席查询的session property，args如下

  --debug --session k1=v1
  

• 执行出错，提示--session选项要求的values并未提供
  

• 这是因为在定义--session选项时，设置了arity = 2，导致使用该选项时，必须且只能设置两个session property

4. 打包成可执行的jar

4.1 错误的打包方法

• 按照之前使用maven创建一个可以通过java -jar执行的jar包的经验，使用下面的plugin配置就可以实现该CLI的打包

  <plugin>
      <groupId>org.apache.maven.pluginsgroupId>
      <artifactId>maven-shade-pluginartifactId>
      <version>3.1.1version>
      <executions>
          <execution>
              <phase>packagephase>
              <goals>
                  <goal>shadegoal>
              goals>
              <configuration>
                  <transformers>
                      <transformer
                              implementation="org.apache.maven.plugins.shade.resource.ManifestResourceTransformer">
                          <mainClass>com.sunrise.AdhocQuerymainClass>
                      transformer>
                  transformers>
              configuration>
          execution>
      executions>
  plugin>
  

• 生成的jar包改名、添加可执行权限，就可以像./presto --server localhost:8080 --user sunrise --catalog hive一样去使用了

• 尝试打印帮助信息，却提示bash: ./adhoc-query: cannot execute binary file
  

• 如果使用java -jar并给出程序运行参数，也是能成功打印出帮助信息的

  java -jar adhoc-query --debug --help
  

• 但是，笔者还是想跟presto-cli一样，提供一个能./adhoc-query --debug --help这样执行的jar

4.2 正确的打包方式

• 查看presto-cli的打包方式，发现与当前使用的打包方式有差异

  <plugin>
      <groupId>org.apache.maven.pluginsgroupId>
      <artifactId>maven-shade-pluginartifactId>
      <version>3.1.1version>
      <executions>
          <execution>
              <phase>packagephase>
              <goals>
                  <goal>shadegoal>
              goals>
              <configuration>
              	
                  <shadedArtifactAttached>trueshadedArtifactAttached>
                  
                  <shadedClassifierName>executableshadedClassifierName>
                  <transformers>
                      <transformer implementation="org.apache.maven.plugins.shade.resource.ManifestResourceTransformer">
                          <manifestEntries>
                              <Main-Class>com.sunrise.AdhocQueryMain-Class>
                          manifestEntries>
                      transformer>
                  transformers>
              configuration>
          execution>
      executions>
  plugin>
  
  <plugin>
      <groupId>org.skife.mavengroupId>
      <artifactId>really-executable-jar-maven-pluginartifactId>
      <version>1.0.5version>
      <configuration>
          <flags>-Xmx1Gflags>
          
          <classifier>executableclassifier>
      configuration>
      <executions>
          <execution>
              <phase>packagephase>
              <goals>
                  <goal>really-executable-jargoal>
              goals>
          execution>
      executions>
  plugin>
  

• 重新打包后，在target目录下发现有两个jar，一个是带executable后缀的、具有可执行权限的jar，这跟presto-cli原始的jar名一致
  

• 重命名airline-study-1.0-SNAPSHOT-executable.jar，再次执行./adhoc-query --debug --help，成功打印出帮助信息
  

4.3 絮絮叨叨

• 关于为何这样配置就能生成一个真正的可行执行jar，笔者暂不做深入探究
• really-executable-jars-maven-plugin的资料很少，只能查看github的README或者一个blog：Making Really Executable Jars