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# 15 | 研发流程实战：IAM项目是如何进行研发流程管理的？
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你好，我是孔令飞。
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在 [**08讲**](https://time.geekbang.org/column/article/383390) 和 [**14讲**](https://time.geekbang.org/column/article/388920) ，我分别介绍了如何设计研发流程，和如何基于 Makefile 高效地管理项目。那么今天，我们就以研发流程为主线，来看下IAM项目是如何通过Makefile来高效管理项目的。学完这一讲，你不仅能更加深刻地理解 **08讲** 和 **14讲** 所介绍的内容，还能得到很多可以直接用在实际操作中的经验、技巧。
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研发流程有很多阶段，其中的开发阶段和测试阶段是需要开发者深度参与的。所以在这一讲中，我会重点介绍这两个阶段中的Makefile项目管理功能，并且穿插一些我的Makefile的设计思路。
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为了向你演示流程，这里先假设一个场景。我们有一个需求：给IAM客户端工具iamctl增加一个helloworld命令，该命令向终端打印hello world。
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接下来，我们就来看下如何具体去执行研发流程中的每一步。首先，我们进入开发阶段。
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## 开发阶段
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开发阶段是开发者的主战场，完全由开发者来主导，它又可分为代码开发和代码提交两个子阶段。我们先来看下代码开发阶段。
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### 代码开发
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拿到需求之后，首先需要开发代码。这时，我们就需要选择一个适合团队和项目的Git工作流。因为Git Flow工作流比较适合大型的非开源项目，所以这里我们选择**Git** **Flow工作流**。代码开发的具体步骤如下：
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第一步，基于develop分支，新建一个功能分支 feature/helloworld。
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$ git checkout -b feature/helloworld develop
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**这里需要注意**：新建的branch名要符合Git Flow工作流中的分支命名规则。否则，在git commit阶段，会因为branch不规范导致commit失败。IAM项目的分支命令规则具体如下图所示：
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IAM项目通过pre-commit githooks来确保分支名是符合规范的。在IAM项目根目录下执行git commit 命令，git会自动执行[pre-commit](https://github.com/marmotedu/iam/blob/master/githooks/pre-commit)脚本，该脚本会检查当前branch的名字是否符合规范。
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这里还有一个地方需要你注意：git不会提交 `.git/hooks` 目录下的githooks脚本，所以我们需要通过以下手段，确保开发者clone仓库之后，仍然能安装我们指定的githooks脚本到 `.git/hooks` 目录：
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```
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# Copy githook scripts when execute makefile
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COPY_GITHOOK:=$(shell cp -f githooks/* .git/hooks/)
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```
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上述代码放在[scripts/make-rules/common.mk](https://github.com/marmotedu/iam/blob/master/scripts/make-rules/common.mk#L74)文件中，每次执行make命令时都会执行，可以确保githooks都安装到 `.git/hooks` 目录下。
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第二步，在feature/helloworld分支中，完成helloworld命令的添加。
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首先，通过 `iamctl new helloworld` 命令创建helloworld命令模板：
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```
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$ iamctl new helloworld -d internal/iamctl/cmd/helloworld
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Command file generated: internal/iamctl/cmd/helloworld/helloworld.go
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```
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接着，编辑`internal/iamctl/cmd/cmd.go`文件，在源码文件中添加`helloworld.NewCmdHelloworld(f, ioStreams),`，加载helloworld命令。这里将helloworld命令设置为`Troubleshooting and Debugging Commands`命令分组：
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```
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import (
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"github.com/marmotedu/iam/internal/iamctl/cmd/helloworld"
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)
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...
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{
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Message: "Troubleshooting and Debugging Commands:",
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Commands: []*cobra.Command{
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validate.NewCmdValidate(f, ioStreams),
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helloworld.NewCmdHelloworld(f, ioStreams),
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},
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},
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```
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这些操作中包含了low code的思想。在第 [**10讲**](https://time.geekbang.org/column/article/384648) 中我就强调过，要尽可能使用代码自动生成这一技术。这样做有两个好处：一方面能够提高我们的代码开发效率；另一方面也能够保证规范，减少手动操作可能带来的错误。所以这里，我将iamctl的命令也模板化，并通过 `iamctl new` 自动生成。
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第三步，生成代码。
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$ make gen
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```
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如果改动不涉及代码生成，可以不执行`make gen`操作。 `make gen` 执行的其实是gen.run伪目标：
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```
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gen.run: gen.clean gen.errcode gen.docgo.doc
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```
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可以看到，当执行 `make gen.run` 时，其实会先清理之前生成的文件，再分别自动生成error code和doc.go文件。
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这里需要注意，通过`make gen` 生成的存量代码要具有幂等性。只有这样，才能确保每次生成的代码是一样的，避免不一致带来的问题。
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我们可以将更多的与自动生成代码相关的功能放在 gen.mk Makefile 中。例如：
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* gen.docgo.doc，代表自动生成doc.go文件。
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* gen.ca.%，代表自动生成iamctl、iam-apiserver、iam-authz-server证书文件。
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第四步，版权检查。
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如果有新文件添加，我们还需要执行 `make verify-copyright` ，来检查新文件有没有添加版权头信息。
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```
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$ make verify-copyright
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```
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如果版权检查失败，可以执行`make add-copyright`自动添加版权头。添加版权信息只针对开源软件，如果你的软件不需要添加，就可以略过这一步。
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这里还有个Makefile编写技巧：如果Makefile的command需要某个命令，就可以使该目标依赖类似tools.verify.addlicense这种目标，tools.verify.addlicense会检查该工具是否已安装，如果没有就先安装。
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```
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.PHONY: copyright.verify
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copyright.verify: tools.verify.addlicense
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...
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tools.verify.%:
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@if ! which $* &>/dev/null; then $(MAKE) tools.install.$*; fi
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.PHONY: install.addlicense
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install.addlicense:
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@$(GO) get -u github.com/marmotedu/addlicense
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```
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通过这种方式，可以使 `make copyright.verify` 尽可能自动化，减少手动介入的概率。
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第五步，代码格式化。
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$ make format
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```
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执行`make format`会依次执行以下格式化操作：
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1. 调用gofmt格式化你的代码。
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2. 调用goimports工具，自动增删依赖的包，并将依赖包按字母序排序并分类。
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3. 调用golines工具，把超过120行的代码按golines规则，格式化成<120行的代码。
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4. 调用 `go mod edit -fmt` 格式化go.mod文件。
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第六步，静态代码检查。
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```
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$ make lint
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```
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关于静态代码检查，在这里你可以先了解代码开发阶段有这个步骤，至于如何操作，我会在下一讲给你详细介绍。
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第七步，单元测试。
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$ make test
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```
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这里要注意，并不是所有的包都需要执行单元测试。你可以通过如下命令，排除掉不需要单元测试的包：
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```
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go test `go list ./...|egrep -v $(subst $(SPACE),'|',$(sort $(EXCLUDE_TESTS)))`
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```
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在go.test的command中，我们还运行了以下命令：
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```
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sed -i '/mock_.*.go/d' $(OUTPUT_DIR)/coverage.out
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```
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运行该命令的目的，是把mock\_.\* .go文件中的函数单元测试信息从coverage.out中删除。mock\_.\*.go文件中的函数是不需要单元测试的，如果不删除，就会影响后面的单元测试覆盖率的计算。
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如果想检查单元测试覆盖率，请执行：
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$ make cover
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```
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默认测试覆盖率至少为60%，也可以在命令行指定覆盖率阈值为其他值，例如：
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$ make cover COVERAGE=90
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如果测试覆盖率不满足要求，就会返回以下错误信息：
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```
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test coverage is 62.1%
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test coverage does not meet expectations: 90%, please add test cases!
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make[1]: *** [go.test.cover] Error 1
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make: *** [cover] Error 2
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这里make命令的退出码为`1`。
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如果单元测试覆盖率达不到设置的阈值，就需要补充测试用例，否则禁止合并到develop和master分支。IAM项目配置了GitHub Actions CI自动化流水线，CI流水线会自动运行，检查单元测试覆盖率是否达到要求。
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第八步，构建。
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最后，我们执行`make build`命令，构建出`cmd/`目录下所有的二进制安装文件。
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```
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$ make build
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```
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`make build` 会自动构建 `cmd/` 目录下的所有组件，如果只想构建其中的一个或多个组件，可以传入 `BINS`选项，组件之间用空格隔开，并用双引号引起来：
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```
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$ make build BINS="iam-apiserver iamctl"
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到这里，我们就完成了代码开发阶段的全部操作。
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如果你觉得手动执行的make命令比较多，可以直接执行make命令：
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$ make
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===========> Generating iam error code go source files
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===========> Generating error code markdown documentation
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===========> Generating missing doc.go for go packages
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===========> Verifying the boilerplate headers for all files
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===========> Formating codes
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===========> Run golangci to lint source codes
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===========> Run unit test
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...
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===========> Building binary iam-pump v0.7.2-24-g5814e7b for linux amd64
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===========> Building binary iamctl v0.7.2-24-g5814e7b for linux amd64
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...
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直接执行`make`会执行伪目标`all`所依赖的伪目标 `all: tidy gen add-copyright format lint cover build`，也即执行以下操作：依赖包添加/删除、生成代码、自动添加版权头、代码格式化、静态代码检查、覆盖率测试、构建。
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这里你需要注意一点：all中依赖cover，cover实际执行的是 `go.test.cover` ，而 `go.test.cover` 又依赖 `go.test` ，所以cover实际上是先执行单元测试，再检查单元测试覆盖率是否满足预设的阈值。
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最后补充一点，在开发阶段我们可以根据需要随时执行 `make gen` 、 `make format` 、 `make lint` 、 `make cover` 等操作，为的是能够提前发现问题并改正。
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### 代码提交
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代码开发完成之后，我们就需要将代码提交到远程仓库，整个流程分为以下几个步骤。
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第一步，开发完后，将代码提交到feature/helloworld分支，并push到远端仓库。
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$ git add internal/iamctl/cmd/helloworld internal/iamctl/cmd/cmd.go
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$ git commit -m "feat: add new iamctl command 'helloworld'"
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$ git push origin feature/helloworld
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这里我建议你只添加跟`feature/helloworld`相关的改动，这样就知道一个commit做了哪些变更，方便以后追溯。所以，我不建议直接执行`git add .`这类方式提交改动。
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在提交commit时，commit-msg githooks会检查commit message是否符合Angular Commit Message规范，如果不符合会报错。commit-msage调用了[go-gitlint](https://github.com/llorllale/go-gitlint)来检查commit message。go-gitlint会读取 `.gitlint` 中配置的commit message格式：
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```
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--subject-regex=^((Merge branch.*of.*)|((revert: )?(feat|fix|perf|style|refactor|test|ci|docs|chore)(\(.+\))?: [^A-Z].*[^.]$))
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--subject-maxlen=72
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--body-regex=^([^\r\n]{0,72}(\r?\n|$))*$
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```
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IAM项目配置了GitHub Actions，当有代码被push后，会触发CI流水线，流水线会执行`make all`目标。GitHub Actions CI流程执行记录如下图：
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如果CI不通过，就需要修改代码，直到CI流水线通过为止。
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这里，我们来看下GitHub Actions的配置：
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```
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name: IamCI
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on:
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push:
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branchs:
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- '*'
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pull_request:
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types: [opened, reopened]
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jobs:
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build:
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runs-on: ubuntu-latest
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steps:
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- uses: actions/checkout@v2
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- name: Set up Go
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uses: actions/setup-go@v2
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with:
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go-version: 1.16
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- name: all
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run: make
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```
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可以看到，GitHub Actions实际上执行了3步：拉取代码、设置Go编译环境、执行make命令（也就是执行 `make all` 目标）。
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GitHub Actions也执行了 `make all` 目标，和手动操作执行的 `make all` 目标保持一致，这样做是为了让线上的CI流程和本地的CI流程完全保持一致。这样，当我们在本地执行make命令通过后，在线上也会通过。保持一个一致的执行流程和执行结果很重要。否则，本地执行make通过，但是线上却不通过，岂不很让人头疼？
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第二步，提交pull request。
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登陆GitHub，基于feature/helloworld创建pull request，并指定Reviewers进行code review。具体操作如下图：
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当有新的pull request被创建后，也会触发CI流水线。
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第三步，创建完pull request后，就可以通知reviewers 来 review代码，GitHub也会发站内信。
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第四步，Reviewers 对代码进行review。
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Reviewer通过review github diff后的内容，并结合CI流程是否通过添加评论，并选择Comment（仅评论）、Approve（通过）、Request Changes（不通过，需要修改），如下图所示：
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如果review不通过，feature开发者可以直接在feature/helloworld分支修正代码，并push到远端的feature/helloworld分支，然后通知reviewers再次review。因为有push事件发生，所以会触发GitHub Actions CI流水线。
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第五步，code review通过后，maintainer就可以将新的代码合并到develop分支。
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使用**Create a merge commit**的方式，将pull request合并到develop分支，如下图所示：
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**Create a merge commit**的实际操作是 `git merge --no-ff`，feature/helloworld分支上所有的 commit 都会加到 develop 分支上，并且会生成一个 merge commit。使用这种方式，可以清晰地知道是谁做了哪些提交，回溯历史的时候也会更加方便。
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第六步，合并到develop分支后，触发CI流程。
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到这里，开发阶段的操作就全部完成了，整体流程如下：
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合并到develop分支之后，我们就可以进入开发阶段的下一阶段，也就是测试阶段了。
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## 测试阶段
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在测试阶段，开发人员主要负责提供测试包和修复测试期间发现的bug，这个过程中也可能会发现一些新的需求或变动点，所以需要合理评估这些新的需求或变动点是否要放在当前迭代修改。
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测试阶段的操作流程如下。
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第一步，基于develop分支，创建release分支，测试代码。
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```
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$ git checkout -b release/1.0.0 develop
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$ make
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```
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第二步，提交测试。
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将release/1.0.0分支的代码提交给测试同学进行测试。这里假设一个测试失败的场景：我们要求打印“hello world”，但打印的是“Hello World”，需要修复。那具体应该怎么操作呢？
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你可以直接在release/1.0.0分支修改代码，修改完成后，本地构建并提交代码：
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```
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$ make
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$ git add internal/iamctl/cmd/helloworld/
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$ git commit -m "fix: fix helloworld print bug"
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$ git push origin release/1.0.0
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```
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push到release/1.0.0后，GitHub Actions会执行CI流水线。如果流水线执行成功，就将代码提供给测试；如果测试不成功，再重新修改，直到流水线执行成功。
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测试同学会对release/1.0.0分支的代码进行充分的测试，例如功能测试、性能测试、集成测试、系统测试等。
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第三步，测试通过后，将功能分支合并到master分支和develop分支。
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```
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$ git checkout develop
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$ git merge --no-ff release/1.0.0
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$ git checkout master
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$ git merge --no-ff release/1.0.0
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$ git tag -a v1.0.0 -m "add print hello world" # master分支打tag
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```
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到这里，测试阶段的操作就基本完成了。测试阶段的产物是master/develop分支的代码。
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第四步，删除feature/helloworld分支，也可以选择性删除release/1.0.0分支。
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我们的代码都合并入master/develop分支后，feature开发者可以选择是否要保留feature。不过，如果没有特别的原因，我建议删掉，因为feature分支太多的话，不仅看起来很乱，还会影响性能，删除操作如下：
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```
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$ git branch -d feature/helloworld
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```
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## IAM项目的Makefile项目管理技巧
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在上面的内容中，我们以研发流程为主线，亲身体验了IAM项目的Makefile项目管理功能。这些是你最应该掌握的核心功能，但IAM项目的Makefile还有很多功能和设计技巧。接下来，我会给你分享一些很有价值的Makefile项目管理技巧。
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### help自动解析
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因为随着项目的扩展，Makefile大概率会不断加入新的管理功能，这些管理功能也需要加入到 `make help` 输出中。但如果每添加一个目标，都要修改 `make help` 命令，就比较麻烦，还容易出错。所以这里，我通过自动解析的方式，来生成`make help`输出：
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```
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## help: Show this help info.
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.PHONY: help
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help: Makefile
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@echo -e "\nUsage: make <TARGETS> <OPTIONS> ...\n\nTargets:"
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@sed -n 's/^##//p' $< | column -t -s ':' | sed -e 's/^/ /'
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@echo "$$USAGE_OPTIONS"
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```
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目标help的命令中，通过 `sed -n 's/^##//p' $< | column -t -s ':' | sed -e 's/^/ /'` 命令，自动解析Makefile中 `##` 开头的注释行，从而自动生成 `make help` 输出。
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### Options中指定变量值
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通过以下赋值方式，变量可以在Makefile options中被指定：
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```
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ifeq ($(origin COVERAGE),undefined)
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COVERAGE := 60
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endif
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```
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例如，如果我们执行`make` ，则COVERAGE设置为默认值60；如果我们执行`make COVERAGE=90` ，则COVERAGE值为90。通过这种方式，我们可以更灵活地控制Makefile的行为。
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### 自动生成CHANGELOG
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一个项目最好有CHANGELOG用来展示每个版本之间的变更内容，作为Release Note的一部分。但是，如果每次都要手动编写CHANGELOG，会很麻烦，也不容易坚持，所以这里我们可以借助[git-chglog](https://github.com/git-chglog/git-chglog)工具来自动生成。
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IAM项目的git-chglog工具的配置文件放在[.chglog](https://github.com/marmotedu/iam/tree/master/.chglog)目录下，在学习git-chglog工具时，你可以参考下。
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### 自动生成版本号
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一个项目也需要有一个版本号，当前用得比较多的是语义化版本号规范。但如果靠开发者手动打版本号，工作效率低不说，经常还会出现漏打、打的版本号不规范等问题。所以最好的办法是，版本号也通过工具自动生成。在IAM项目中，采用了[gsemver](https://github.com/arnaud-deprez/gsemver)工具来自动生成版本号。
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整个IAM项目的版本号，都是通过[scripts/ensure\_tag.sh](https://github.com/marmotedu/iam/blob/master/scripts/ensure_tag.sh)脚本来生成的：
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```
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version=v`gsemver bump`
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if [ -z "`git tag -l $version`" ];then
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git tag -a -m "release version $version" $version
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fi
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```
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在scripts/ensure\_tag.sh脚本中，通过 `gsemver bump` 命令来自动化生成语义化的版本号，并执行 `git tag -a` 给仓库打上版本号标签，`gsemver` 命令会根据Commit Message自动生成版本号。
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之后，Makefile和Shell脚本用到的所有版本号均统一使用[scripts/make-rules/common.mk](https://github.com/marmotedu/iam/blob/v1.0.0/scripts/make-rules/common.mk#L28)文件中的VERSION变量：
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```
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VERSION := $(shell git describe --tags --always --match='v*')
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```
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上述的Shell命令通过 `git describe` 来获取离当前提交最近的tag（版本号）。
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在执行 `git describe` 时，如果符合条件的tag指向最新提交，则只显示tag的名字，否则会有相关的后缀，来描述该tag之后有多少次提交，以及最新的提交commit id。例如：
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```
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$ git describe --tags --always --match='v*'
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v1.0.0-3-g1909e47
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```
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这里解释下版本号中各字符的含义：
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* 3：表示自打tag v1.0.0以来有3次提交。
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* g1909e47：g 为git的缩写，在多种管理工具并存的环境中很有用处。
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* 1909e47：7位字符表示为最新提交的commit id 前7位。
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最后解释下参数：
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* –tags，使用所有的标签，而不是只使用带注释的标签（annotated tag）。`git tag <tagname>` 生成一个 unannotated tag，`git tag -a <tagname> -m '<message>'` 生成一个 annotated tag。
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* –always，如果仓库没有可用的标签，那么使用commit缩写来替代标签。
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* –match ，只考虑与给定模式相匹配的标签。
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### 保持行为一致
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上面我们介绍了一些管理功能，例如检查Commit Message是否符合规范、自动生成CHANGELOG、自动生成版本号。这些可以通过Makefile来操作，我们也可以手动执行。例如，通过以下命令，检查IAM的所有Commit是否符合Angular Commit Message规范：
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```
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$ go-gitlint
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b62db1f: subject does not match regex [^(revert: )?(feat|fix|perf|style|refactor|test|ci|docs|chore)(\(.+\))?: [^A-Z].*[^.]$]
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```
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也可以通过以下命令，手动来生成CHANGELOG：
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```
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$ git-chglog v1.0.0 CHANGELOG/CHANGELOG-1.0.0.md
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```
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还可以执行gsemver来生成版本号：
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```
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$ gsemver bump
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1.0.1
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```
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这里要强调的是，我们要保证**不管使用手动操作，还是通过Makefile操作**，都要确保git commit message规范检查结果、生成的CHANGELOG、生成的版本号是一致的。这需要我们**采用同一种操作方式**。
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## 总结
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在整个研发流程中，需要开发人员深度参与的阶段有两个，分别是开发阶段和测试阶段。在开发阶段，开发者完成代码开发之后，通常需要执行生成代码、版权检查、代码格式化、静态代码检查、单元测试、构建等操作。我们可以将这些操作集成在Makefile中，来提高效率，并借此统一操作。
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另外，IAM项目在编写Makefile时也采用了一些技巧，例如`make help` 命令中，help信息是通过解析Makefile文件的注释来完成的；可以通过git-chglog自动生成CHANGELOG；通过gsemver自动生成语义化的版本号等。
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## 课后练习
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1. 看下IAM项目的 `make dependencies` 是如何实现的，这样实现有什么好处？
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2. IAM项目中使用 了`gofmt` 、`goimports` 、`golines` 3种格式化工具，思考下，还有没有其他格式化工具值得集成在 `make format` 目标的命令中？
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欢迎你在留言区分享你的见解，和我一起交流讨论，我们下一讲见！
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