如何使用 CLAide 开发命令行工具？

在 CLAide 一文中，我们了解到 CocoaPods 是基于 CLAide 开发的一款依赖管理工具，也是一款命令行工具。本文，我们将基于 CLAide 开发一款简易的命令行工具——饮料制作器（BeverageMaker）。

在本项目中，我们将使用 bundler 作为项目管理工具和依赖管理工具，其实本质上就是使用 bundle 开发一个 gem 工具。

本文代码传送门 https://github.com/baochuquan/BeverageMaker。

我们希望饮料制作器（BeverageMaker）能够制作两种类型的饮料：咖啡、茶。对此，我们需要分别实现两个子命令：coffee、tea。

对于咖啡，我们提供多种口味，如：BlackEye、Affogato、CaPheSuaDa、RedTux。对此，我们希望为 coffee 提供多个子命令，分别是：black-eye、affogato、ca-phe-sua-da、red-tux。

对于茶，我们提供多种口味，如：Black、Green、Oolong、White。这里，我们希望为 tea 提供多个参数，分别是：black、green、oolong、white。

无论是咖啡还是茶，我们都希望两者支持选择是够添加牛奶、添加糖或蜂蜜作为甜味剂。对此，我们希望支持一个标志 --no-milk 表示是否添加牛奶，支持一个选项 --sweetener，其值为 super 或 honey。

此外，对于茶，我们希望它支持一个额外的标志 --iced 表示是否加冰。

生成模版项目

首先，我们使用 bundle gem GEM_NAME 命令生成一个模版项目，项目名为：BeverageMaker。

$ bundle gem BeverageMaker

上述命令会在当前目录下生成一个项目，项目的目录结构如下所示：

命令会自动生成一个脚手架模板项目，主要包含以下文件：

• BeverageMaker.gemspec：Gem Specification 文件，定义 Rubygem 的基本信息，如：名称、描述信息、gem 主页、 所需要的依赖等等。
• CODE_OF_CONDUCT.md：关于代码贡献者需要遵循的行为准则。
• Gemfile：用于管理项目依赖。该文件中有一行代码是 gemspec，其会调用 BeverageMaker.gemspec，从而导入项目的依赖项。因此，最佳实践是在 gemspec 中指定项目所依赖的所有 gem。
• LICENSE.txt：默认指定项目为 MIT 协议。
• Rakefile：Ruby 中的构建脚本，类似于 C/C++ 中的 Makefile。通过 Bundler::GemHelper.install_tasks 可以添加 build、install、release 等任务。
  • build 任务：构建当前版本的 gem，并将其存储在 pkg 目录下。
  • install 任务：构建 gem，并将其安装在我们的系统中。
  • release 任务：将 gem 推送到 Rubygems，从而对外公开发布。
• lib/BeverageMaker.rb：定义 gem 代码的主文件。当 gem 被加载时，Bundler 会请求这个文件。该文件定义了一个 module，其可以作为 gem 代码的命名空间。因此，最佳实践是把代码定义在 module 中。
• lib/BeverageMaker 目录：该目录下包含了 gem 的所有代码。lib/BeverageMaker.rb 文件用于设置 gem 的环境，而它的所有代码都在 lib/BeverageMaker 目录下。如果 gem 有多种功能，我们可以进一步对其拆分子目录。
• lib/BeverageMaker/version.rb：内部通过一个 VERSION 常量定义 gem 的版本。文件由 BeverageMaker.gemspec 进行加载，从而为 gem 指定版本。当发布新版本时，可以修改 VERSION 的值来指定新的版本号。
• spec 目录：用于存放测试文件。

修改 gemspec 配置

初始化模板项目后，我们需要对 BeverageMaker.gemspec 文件所包含的 TODO 字段进行替换。此外，我们还需要添加项目依赖：'claide', '>= 1.0.2', '< 2.0' 和 'colored2', '~> 3.1'。

colored2 用于 banner 信息的 ANSI 转义，从而能够支持以富文本格式在终端输出。

修改后的 BeverageMaker.gemspec 配置如下所示：

require_relative 'lib/BeverageMaker/version'

Gem::Specification.new do |spec|
  spec.name          = "BeverageMaker"
  spec.version       = BeverageMaker::VERSION
  spec.authors       = ["baochuquan"]
  spec.email         = ["[email protected]"]

spec.summary       = "Beverage Maker"
  spec.description   = "A Command Line Tool Example"
  spec.homepage      = "https://github.com/baochuquan/BeverageMaker"
  spec.license       = "MIT"
  spec.required_ruby_version = Gem::Requirement.new(">= 2.3.0")

spec.metadata["homepage_uri"] = spec.homepage
  spec.metadata["source_code_uri"] = "https://github.com/baochuquan/BeverageMaker"
  spec.metadata["changelog_uri"] = "https://github.com/baochuquan/BeverageMaker"

# Specify which files should be added to the gem when it is released.
  # The `git ls-files -z` loads the files in the RubyGem that have been added into git.
  spec.files         = Dir.chdir(File.expand_path('..', __FILE__)) do
    `git ls-files -z`.split("\x0").reject { |f| f.match(%r{^(test|spec|features)/}) }
  end
  spec.bindir        = "exe"
  spec.executables   = "beverage-maker"
  spec.require_paths = ["lib"]

spec.add_dependency 'claide', '~> 1.0.3'
end

定义命令行入口

我们通过修改 BeverageMaker.gemspec 来定义命令行入口的位置和名称，如下所示：

spec.bindir         = "exe"
spec.executables    = "beverage-maker"

模板自动生成的 BeverageMaker.gemspec 配置中，bindir 默认为 exe，表示二进制（binary）文件的存储目录为项目根目录下的 exe 目录；executables 默认为 spec.files.grep(%r{^exe/}) { |f| File.basename(f) }，表示 exe 目录下的所有文件。我们可以将其改写成指定名称 beverage-maker，该文件也是命令行的入口文件。

定义好命令行的入口与名称后，我们需要在 exe 目录下创建一个同名的文件 beverage-maker，将其作为命令行入口，其定义如下：

#!/usr/bin/env ruby

require 'BeverageMaker'

BeverageMaker::Command.run(ARGV)

注意，由于 beverage-maker 是可执行文件，需要确保其具有可执行权限，我们通过执行 chmod +x beverage-maker 命令为其添加可执行权限。

实现根命令

上述命令入口中，BeverageMaker::Command 是 CLAide::Command 的子类，作为根命令，它也是一个抽象类。由于，coffee 和 tea 子类都支持 --no-milk 和 --sweetener 选项，我们可以将这些选项定义在根命令的类中。

对此，我们新建一个文件 command.rb，并定义 Beverage::Command 根命令，如下所示：

# command.rb
module BeverageMaker
  require 'claide'

class Command < CLAide::Command

require 'beveragemaker/command/coffee'
    require 'beveragemaker/command/tea'

self.abstract_command = true

self.description = 'Make delicious beverages from the comfort of your' \
      'terminal.'

# This would normally default to `beverage-maker`, based on the class’ name.
    self.command = 'beverage-maker'

def self.options
      [
        ['--no-milk', 'Don’t add milk to the beverage'],
        ['--sweetener=[sugar|honey]', 'Use one of the available sweeteners'],
      ].concat(super)
    end

def initialize(argv)
      @add_milk = argv.flag?('milk', true)
      @sweetener = argv.option('sweetener')
      super
    end

def validate!
      super
      if @sweetener && !%w(sugar honey).include?(@sweetener)
        help! "`#{@sweetener}' is not a valid sweetener."
      end
    end

def run
      puts '* Boiling water…'
      sleep 1
      if @add_milk
        puts '* Adding milk…'
        sleep 1
      end
      if @sweetener
        puts "* Adding #{@sweetener}…"
        sleep 1
      end
    end
  end
end

我们通过覆写 self.options 自定义支持的选项：--no-milk 和 --sweetener。通过设置 self.description 指定命令的描述信息。通过设置 self.abstract_command 为 true 将其置为抽象命令。

在构造方法 initialize 中，我们通过 argv（ARGV 类的实例） 读取对应的标志和选项进行实例化。

在校验方法 validate! 中，我们需要对 --sweetener 选项进行校验，因为它只支持 sugar 和 honey 两个值，当传入的值不符合预定义时，则抛出帮助提示。

在运行方法 run 中，我们定义饮料生产的通用逻辑，并根据 --no-milk 标志和 --sweetener 选项决定是否指定特殊逻辑。

实现子命令

接下来，我们需要实现子命令 coffee 和 tea，为了能够对功能进行分类，我们新建一个 lib/BeverageMaker/command 目录，并新建 coffee.rb 和 tea.rb 文件用于实现对应的命令类。

Coffee 子命令

Coffee 子命令类的定义如下所示，其继承自 BeverageMaker::Command 抽象类，内部通过设置 self.abstract_command、self.summary、self.description 等属性进行自定义配置。通过覆写 run 方法，定义制作咖啡时的特定逻辑，注意内部会调用 super 以执行饮料制作的通用逻辑。

# coffee.rb
module BeverageMaker
  # Unlike the Tea command, this command uses subcommands to specify the
  # flavor.
  #
  # Which one makes more sense is up to you.
  class Coffee < Command
    self.abstract_command = true

self.summary = 'Drink brewed from roasted coffee beans'

self.description = <<-DESC
      Coffee is a brewed beverage with a distinct aroma and flavor
      prepared from the roasted seeds of the Coffea plant.
    DESC

def run
      super
      puts "* Grinding #{self.class.command} beans…"
      sleep 1
      puts '* Brewing coffee…'
      sleep 1
      puts '* Enjoy!'
    end

class BlackEye < Coffee
      self.summary = 'A Black Eye is dripped coffee with a double shot of ' \
        'espresso'
    end

class Affogato < Coffee
      self.summary = 'A coffee-based beverage (Italian for "drowned")'
    end

class CaPheSuaDa < Coffee
      self.summary = 'A unique Vietnamese coffee recipe'
    end

class RedTux < Coffee
      self.summary = 'A Zebra Mocha combined with raspberry flavoring'
    end
  end
end

此外，我们还定义了 Coffee 类的子类，包括：BlackEye、Affogato、CoPheSuaDa、RedTux。基于 Ruby 的语言特性，在运行时，这些子类会自动被标记为 Coffee 的子命令（内部由 self.inherited 命令支持）。这些子类各自定义了不同的命令摘要。

Tea 子命令

Tea 子命令类的定义如下所示，其继承自 BeverageMaker::Command 抽象类，内部通过设置 self.summary、self.description 等属性进行自定义配置。

Tea 子命令类覆写了 self.arguments 属性，这个属性定义了命令的参数，在打印帮助信息时，会使用这里所定义的内容。

Tea 子命令类覆写了 self.options 属性，这个属性定义了 tea 子命令所特有的选项 --iced。

Tea 通过覆写构造方法 initialize 从 argv 中按顺序读取参数和标志。

在 validate! 方法中，它对口味参数进行校验，判断其是否属于预定义的几种类型之一，如果不符合，则打印帮助提示。

在 run 方法，定义制作茶饮的特定逻辑，注意内部会调用 super 以执行饮料制作的通用逻辑。

# tea.rb
module BeverageMaker
  # This command uses an argument for the extra parameter, instead of
  # subcommands for each of the flavor.

class Tea < Command
    self.summary = 'Drink based on cured leaves'

self.description = <<-DESC
      An aromatic beverage commonly prepared by pouring boiling hot
      water over cured leaves of the Camellia sinensis plant.
      The following flavors are available: black, green, oolong, and white.
    DESC

self.arguments = [
      CLAide::Argument.new('FLAVOR', true),
    ]

def self.options
      [['--iced', 'the ice-tea version']].concat(super)
    end

def initialize(argv)
      @flavor = argv.shift_argument
      @iced = argv.flag?('iced')
      super
    end

def validate!
      super
      if @flavor.nil?
        help! 'A flavor argument is required.'
      end
      unless %w(black green oolong white).include?(@flavor)
        help! "`#{@flavor}' is not a valid flavor."
      end
    end

def run
      super
      puts "* Infuse #{@flavor} tea…"
      sleep 1
      if @iced
        puts '* Cool off…'
        sleep 1
      end
      puts '* Enjoy!'
    end
  end
end

加载根命令

在 exe/beverage-maker 中，我们通过 require 'BeverageMaker' 导入 gem，此时 Bundler 会请求同名的 BeverageMaker.rb 文件，而 BeverageMaker.rb 中并没有 exe/beverage-maker 所需的 BeverageMaker::Command 类。因此我们需要加载 BeverageMaker::Command 类，我们可以通过 autoload 方法加载，如下所示。

# BeverageMaker.rb
require "BeverageMaker/version"

module BeverageMaker
  class Error < StandardError; end
  # Your code goes here...
  autoload :Command, 'BeverageMaker/command'
end

本文使用 RubyMine 进行开发，RubyMine 提供了一系列调试功能，我们可以选中 exe/beverage-maker 文件，右击选择【Debug ‘beverage-maker’】，RubyMine 将自动以调试模式运行 beverage-maker。

运行 beverage-maker 后，控制台将输出运行结果，如下所示：

由于 beverage-maker 是入口程序，我们可以修改其代码，传入不同的参数进行调试，如下所示：

#!/usr/bin/env ruby

require 'BeverageMaker'

# BeverageMaker::Command.run(ARGV)
BeverageMaker::Command.run(["tea", "oolong", "--iced", "--no-milk"])
print"\n"
BeverageMaker::Command.run(["coffee", "ca-phe-sua-da", "--sweetener=sugar"])

其调试运行结果如下所示：

在调试通过后，我们可以对 gem 进行构建，构建命令如下：

$ rake build

构建命令会根据 BeverageMaker.gemspec 生成一个对应版本的 gem，这里生成的是 BeverageMaker-0.1.0.gem，并存放在 pkg 目录下。

注：也可以使用 gem build BeverageMaker.gemspec 进行构建。

在构建生成 gem 后，我们可以对它进行安装，安装命令如下：

$ rake install

安装命令默认将 gem 安装在当前使用的 ruby 版本的目录下，我当前的 ruby 版本是 2.6.5。对此，安装结果如下。

• 可执行文件 beverage-maker 安装在 ~/.rvm/gems/ruby-2.6.5/bin/ 目录下
• BeverageMaker gem 包安装在 ~/.rvm/gems/ruby-2.6.5/gems/ 目录下
• BeverageMaker 的 gemspec 安装在 ~/.rvm/gems/ruby-2.6.5/specifications/ 目录下。

注：也可以使用 gem install pkg/BeverageMaker-0.1.0.gem 命令进行安装。

安装完毕，我们就可以在控制台中使用 beverage-maker 命令行工具了。

一切就绪后，我们可以对 gem 进行发布，发布命令如下：

$ rake release

rake release 发布命令包含几个步骤：

• 构建 gem，并存放至 pkg 目录下，准备推送至 Rubygems.org。
• 在当前的 commit 上打上 tag，指定为当前版本号。
• 将代码推送至远程的 git 仓库。

执行结果如下所示：

注：也可以使用 gem push pkg/BeverageMaker-0.1.0.gem 命令进行发布。

在发布前，我们需要注册一个 rubygems.org 的账户，否则发布命令会报错。

本文通过一个具体的需求，基于 CLAide 开发了一个 gem 命令行工具。在这个过程中，我们介绍了模板项目中各个文件的作用，了解了 gem 开发的一般步骤：开发、调试、构建、安装、发布。

另一方面，通过这样一个项目，我们大致也能够理解 cocoapods 的整个项目结构、设计理念。