通过Spring Shell 开发 Java 命令行应用(通过扣缴义务人申报和综合所得年度自行申报)

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提到 Java，大家都会想到 Java 在服务器端应用开发中的使用。实际上，Java 在命令行应用的开发中也有一席之地。在很多情况下，相对于图形用户界面来说，命令行界面响应速度快，所占用的系统资源少。在与用户进行交互的场景比较单一时，命令行界面是更好的选择。命令行界面有其固定的交互模式。通常是由用户输入一系列的参数，在执行之后把相应的结果在控制台输出。命令行应用通常需要处理输入参数的传递和验证、输出结果的格式化等任务。Spring Shell 可以帮助简化这些常见的任务，让开发人员专注于实现应用的业务逻辑。本文对 Spring Shell 进行详细的介绍。

Spring Shell 入门

最简单的创建 Spring Shell 应用的方式是使用 Spring Boot。从 Spring Initializr 网站（ Apache Maven 的 Spring Boot 应用，然后添加 Spring Shell 相关的依赖即可。本文介绍的是 Spring Shell 2.0.0.M2 版本，目前还只是 Milestone 版本，因此需要在 pom.xml 中添加 Spring 提供的包含 Milestone 版本工件的 Maven 仓库，如代码清单 1 所示。否则的话，Maven 会无法找到相应的工件。

清单 1. 添加 Spring Shell 的 Maven 仓库

在添加了 Spring Shell 的 Maven 仓库之后，可以在 Spring Boot 项目中添加对于spring-shell-starter 的依赖，如代码清单 2 所示。

清单 2. 添加 Spring Shell 所需 Maven 依赖

我们接着可以创建第一个基于 Spring Shell 的命令行应用。该应用根据输入的参数来输出相应的问候语，完整的代码如清单 3 所示。从代码清单 3 中可以看到，在 Spring Shell 的帮助下，完整的实现代码非常简单。代码的核心是两个注解：@ShellComponent 声明类GreetingApp 是一个 Spring Shell 的组件；@ShellMethod 表示方法 sayHi 是可以在命令行运行的命令。该方法的参数 name 是命令行的输入参数，而其返回值是命令行执行的结果。

清单 3. 输出问候语的命令行应用

接下来我们运行该应用。运行起来之后，该应用直接进入命令行提示界面，我们可以输入 help 来输出使用帮助。help 是 Spring Shell 提供的众多内置命令之一，在列出的命令中，可以看到我们创建的 say-hi 命令。我们输入"say-hi Alex"来运行该命令，可以看到输出的结果"Hi Alex"。如果我们直接输入"say-hi"，会看到输出的错误信息，告诉我们参数"--name"是必须的。从上面的例子可以看出，在 Spring Shell 的帮助下，创建一个命令行应用是非常简单的。很多实用功能都已经默认提供了。在使用 Spring Initializr 创建的 Spring Boot 项目中，默认提供了一个单元测试用例。这个默认的单元测试用例与 Spring Shell 在使用时存在冲突。在进行代码清单 3 中的项目的 Maven 构建时，该测试用例需要被禁用，否则构建过程会卡住。

参数传递与校验

下面我们讨论 Spring Shell 中的参数传递和校验。Spring Shell 支持两种不同类型的参数，分别是命名参数和位置参数。命名参数有名称，可以通过类似--arg 的方式来指定；位置参数则按照其在方法的参数列表中的出现位置来进行匹配。命名参数和位置参数可以混合起来使用，不过命名参数的优先级更高，会首先匹配命名参数。每个参数都有默认的名称，与方法中的对应的参数名称一致。

在代码清单 4 中的方法有 3 个参数 a、b 和 c。在调用该命令时，可以使用"echo1 --a 1 --b 2 --c 3"，也可以使用"echo1 --a 1 2 3"或"echo1 1 3 --b 2"。其效果都是分别把 1，2 和 3 赋值给 a、b 和 c。

清单 4. 包含多个参数的命令方法

如果不希望使用方法的参数名称作为命令对应参数的名称，可以通过@ShellOption 来标注所要使用的一个或多个参数名称。我们可以通过指定多个参数名称来提供不同的别名。在代码清单 5 中，为参数 b 指定了一个名称 boy。可以通过"echo2 1 --boy 2 3"来调用。

清单 5. 指定参数名称

对于命名参数，默认使用的是"--"作为前缀，可以通过@ShellMethod 的属性 prefix 来设置不同的前缀。方法对应的命令的名称默认是从方法名称自动得到的，可以通过属性 key 来设置不同的名称，属性 value 表示的是命令的描述信息。如果参数是可选的，可以通过@ShellOption 的属性 defaultValue 来设置默认值。在代码清单 6 中，我们为方法 withDefault 指定了一个命令名称 default，同时为参数 value 指定了默认值"Hello"。如果直接运行命令"default"，输出的结果是"Value: Hello"；如果运行命令"default "，则输出的结果是"Value: "。

清单 6. 指定方法名称和参数默认值

一个参数可以对应多个值。通过@ShellOption 属性 arity 可以指定一个参数所对应的值的数量。这些参数会被添加到一个数组中，可以在方法中访问。在代码清单 7 中，方法 echo3 的参数 numbers 的 arity 值是 3，因此可以映射 3 个参数。在运行命令"echo3 1 2 3"时，输出的结果是"a = 1, b =2, c = 3"。

清单 7. 参数对应多个值

如果参数的类型是布尔类型 Boolean，在调用的时候不需要给出对应的值。当参数出现时就表示值为 true。

Spring Shell 支持对参数的值使用 Bean Validation API 进行验证。比如我们可以用@Size 来限制字符串的长度，用@Min 和@Max 来限制数值的大小，如代码清单 8 所示。

清单 8. 校验参数

结果处理

Spring Shell 在运行时，内部有一个处理循环。在每个循环的执行过程中，首先读取用户的输入，然后进行相应的处理，最后再把处理的结果输出。这其中的结果处理是由 org.springframework.shell.ResultHandler 接口来实现的。Spring Shell 中内置提供了对于不同类型结果的处理实现。命令执行的结果可能有很多种：如果用户输入的参数错误，输出的结果应该是相应的提示信息；如果在命令的执行过程中出现了错误，则需要输出相应的错误信息；用户也可能直接退出命令行。Spring Shell 默认使用的处理实现是类 org.springframework.shell.result.IterableResultHandler。IterableResultHandler 负责处理 Iterable 类型的结果对象。对于 Iterable 中包含的每个对象，把实际的处理请求代理给另外一个 ResultHandler 来完成。IterableResultHandler 默认的代理实现是类 org.springframework.shell.result.TypeHierarchyResultHandler。TypeHierarchyResultHandler 其实是一个复合的处理器，它会把对于不同类型结果的 ResultHandler 接口的实现进行注册，然后根据结果的类型来选择相应的处理器实现。如果找不到类型完全匹配的处理器实现，则会沿着结果类型的层次结构树往上查找，直到找到对应的处理器实现。Spring Shell 提供了对于 Object 类型结果的处理实现类 org.springframework.shell.result.DefaultResultHandler，因此所有的结果类型都可以得到处理。DefaultResultHandler 所做的处理只是把 Object 类型转换成 String，然后输出到控制台。

了解了 Spring Shell 对于结果的处理方式之后，我们可以添加自己所需要的特定结果类型的处理实现。代码清单 9 给了一个作为示例的处理结果类 PrefixedResult。PrefixedResult 中包含一个前缀 prefix 和实际的结果 result。

清单 9. 带前缀的处理结果

在代码清单 中，我们为 PrefixedResult 添加了具体的处理器实现。该实现也非常简单，只是把结果按照某个格式进行输出。

清单 . PrefixedResult 对应的处理器实现

在代码清单 中，命令方法 resultHandler 返回的是一个 PrefixedResult 对象，因此会被代码清单 中的处理器来进行处理，输出相应的结果。

清单 . 使用 PrefixedResult 的命令

代码清单 给出了具体的命令运行结果。

清单 . 命令的处理结果

自定义提示符

在启动命令行应用时，会发现该应用使用的是默认提示符"shell:>"。该提示符是可以定制的，只需要提供接口 org.springframework.shell.jline.PromptProvider 的实现即可。接口 PromptProvider 中只有一个方法，用来返回类型为 org.jline.utils.AttributedString 的提示符。在代码清单 中，我们定义了一个 PromptProvider 接口的实现类，并使用"myshell=>"作为提示符，而且颜色为蓝色。

清单 . 自定义提示符

动态命令可用性

前面所创建的命令都是一直可用的。只要应用启动起来，就可以使用这些命令。不过有些命令的可用性可能取决于应用的内部状态，只有内部状态满足时，才可以使用这些命令。对于这些命令，Spring Shell 提供了类 org.springframework.shell.Availability 来表示命令的可用性。通过类 Availability 的静态方法 available()和 unavailable()来分别创建表示命令可用和不可用的 Availability 对象。

在代码清单 中，我们创建了两个命令方法 runOnce()和 runAgain()。变量 run 作为内部状态。在运行 runOnce()之后，变量 run 的值变为 true。命令 runAgain 的可用性由方法 runAgainAvailability()来确定。该方法根据变量 run 的值来决定 runAgain 是否可用。按照命名惯例，检查命令可用性的方法的名称是在命令方法名称之后加上 Availability 后缀。如果需要使用不同的方法名称，或是由一个检查方法控制多个方法，可以在检查方法上添加注解@ShellMethodAvailability 来声明其控制的方法名称。

清单 . 动态命令可用性

输入参数转换

之前的@ShellMethod 标注的方法使用的都是简单类型的参数。Spring Shell 通过 Spring 框架的类型转换系统来进行参数类型的转换。Spring 框架已经内置提供了对常用类型的转换逻辑，包括原始类型、String 类型、数组类型、集合类型、Java 8 的 Optional 类型、以及日期和时间类型等。我们可以通过 Spring 框架提供的扩展机制来添加自定义的转换实现。

代码清单 中的 User 类是作为示例的一个领域对象，包含了 id 和 name 两个属性。

清单 . User

代码清单 中的 UserService 用来根据 id 来查找对应的 User 对象。作为示例，UserService 只是简单使用一个 HashMap 来保存作为测试的 User 对象。

清单 . UserService

在代码清单 中，UserConverter 实现了 Spring 中的 Converter 接口并添加了从 String 到 User 对象的转换逻辑，即通过 UserService 来进行查找。

清单 . 使用类型转换

在代码清单 中，命令方法 user 的参数是 User 类型。当运行命令"user alex"时，输入参数 alex 会通过代码清单 中的类型转换服务转换成对应的 User 对象，然后输出 User 对象的属性值 name。如果找不到与输入参数值对应的 User 对象，则输出"User not found"。

清单 . 使用类型转换的命令

命令组织方式

当创建很多个命令时，需要有一种把这些命令组织起来。Spring Shell 提供了不同的方式来对命令进行分组。处于同一分组的命令会在 help 命令输出的帮助中出现在一起。默认情况下，同一个类中的命令会被添加到同一分组中。默认的分组名称根据对应的 Java 类名来自动生成。除了默认分组之外，还可以显式的设置分组。可以使用@ShellMethod 注解的属性 group 来指定分组名称；还可以为包含命令的类添加注解@ShellCommandGroup，则该类中的所有命令都在由@ShellCommandGroup 指定的分组中；还可以把@ShellCommandGroup 注解添加到包声明中，则该包中的所有命令都在由@ShellCommandGroup 指定的分组中。

在代码清单 中，通过@ShellCommandGroup 为命令所在类添加了自定义的分组名称 Special。其中的方法 command2 则通过@ShellMethod 的 group 属性指定了不同的分组名称"Basic Group"。

清单 . 组织命令

图 1 显示了示例应用的 help 命令的输出结果，从中可以看到命令的分组情况。

图 1. 所有的命令列表

commands.png

内置命令

Spring Shell 提供了很多内置的命令，如下所示。

运行 help 命令可以列出来应用中的所有命令和对应的描述信息。运行 clear 命令可以进行清屏操作。运行 exit 命令可以退出命令行应用。运行 script 命令可以执行一个文件中包含的所有命令。如果不需要某个内置命令，可以通过把上下文环境中的属性 spring.shell.command.<command>.enabled 的值设为 false 来禁用。如果希望禁用全部的内置命令，可以把 spring-shell-standard-commands 从 Maven 依赖中排除，如代码清单 所示。

清单 . 排除内置命令对应的 Maven 依赖

小结

命令行应用以其简单易用，占有资源少，速度快的特点，仍然在 Java 应用开发中占据一席之地。Spring Shell 为开发命令行应用提供了坚实的基础，可以极大的提高开发效率。本文对 Spring Shell 进行了详细的介绍，从基础的入门，到参数的传递和校验，再到结果处理、自定义提示符、动态命令可用性、输入参数转换、命令组织和内置命令等。在阅读本文之后，读者可以了解如何使用 Spring Shell 开发命令行应用。

以上所述是小编给大家介绍的通过Spring Shell 开发 Java 命令行应用，希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对积木网网站的支持！

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