golang常用庫：cli命令列/應用程式生成工具-cobra使用

九卷發表於2021-10-30

一、Cobra 介紹

我前面有一篇文章介紹了配置檔案解析庫 Viper 的使用，這篇介紹 Cobra 的使用，你猜的沒錯，這 2 個庫都是同一個作者 spf13，他開發了很多與 golang 相關的庫，他目前在 google 領導著 golang 產品相關開發工作。

Cobra 是關於 golang 的一個命令列解析庫，用它能夠快速建立功能強大的 cli 應用程式和命令列工具。

它被很多知名的專案使用，比如 Kubernetes，Github CLI，Etcd 等。更多應用此庫的專案列表。

我們平常用到命令：git commit -m "message"，docker containter start 等都可以用 cobra 來實現。

Cobra 相關文件地址：

Cobra 的logo：

（from：https://github.com/spf13/cobra）

二、功能特性介紹

很多子命令的CLIS: 比如 app server、app fetch 等
支援巢狀子命令（sub-command)
輕鬆完成應用程式和命令的建立：cobra init appname 和 cobra add cmdname
為應用程式生成 man 手冊
全域性、本地和級聯 flag
為 shell 程式完成自動提示（bash，zsh，fish, powershell etc.)
支援命令列別名，可以幫助你更容易更改內容而不破壞他們
靈活定義自己的help、usage資訊
可選整合 viper 配置管理工具庫

更多功能特性請檢視: cobra文件介紹

三、Cobra cli 命令結構說明

Cobra 命令結構由3部分組成：

commands、arguments 和 flags

commands：

命令列，代表行為動作，要執行的一個動作。每個命令還可以包含子命令。分為：rootCmd 和 subCmd。程式中具體物件是 cobra.Command{}，這個是根命令；子命令(subCmd)用 rootCmd.AddCommand() 新增，子命令通常也會單獨存一個檔案，

並通過一個全域性變數讓 rootCmd 可以 add 它。
arguments：

命令列引數，通常是 []string 表示
flags：

命令列選項。對 command 進一步的控制。通常用一短橫 - 或者兩短橫 -- 標識。程式中讀取儲存在變數中。

cobra 命令列格式：

APPNAME VERB NOUN --ADJECTIVE

APPNEM COMMAND ARG --FLAG

例子說明:

hugo server --port=1313 #server 代表 command， port 代表 flag。

git clone URL --bare   #clone 代表 command，URL 代表操作的物-argument，bare 代表 flag。

四、Cobra 基本使用方法

golang v1.15, cobra v1.2.1

安裝 cobra：

go get -u github.com/spf13/cobra

可以用 cobra -h 來檢視 cobra 命令的一些用法。

Usage:
  cobra [command]

Available Commands:
  add         Add a command to a Cobra Application
  completion  generate the autocompletion script for the specified shell
  help        Help about any command
  init        Initialize a Cobra Application

init 命令初始化應用程式

安裝 cobra generator：go get -u github.com/spf13/cobra/cobra

使用命令 cobra init 來建立第一個應用程式，這個命令也是初始化一個應用程式的專案框架：

cobra init firstappname
Error: required flag(s) "pkg-name" not set

報錯了，錯誤資訊截圖如下：

錯誤資訊：需要設定 --pkg-name 引數。

因為我們專案不存在。先建立名為 firstappname 資料夾，然後進入目錄 firstappname，在命令列下執行：cobra init --pkg-name firstappname。

自動生成了如下目錄和程式：

下面程式我去掉了英文註釋部分。

main.go

package main

import "firstappname/cmd"

func main() {
	cmd.Execute()
}

cmd/root.go

package cmd

import (
	"fmt"
	"os"
	"github.com/spf13/cobra"
	"github.com/spf13/viper"
)

var cfgFile string

// 構建根 command 命令。前面我們介紹它還可以有子命令，這個command裡沒有構建子命令
var rootCmd = &cobra.Command{
	Use:   "firstappname",
	Short: "A brief description of your application",
	Long: `A longer description that spans multiple lines and likely contains
examples and usage of using your application. For example:

Cobra is a CLI library for Go that empowers applications.
This application is a tool to generate the needed files
to quickly create a Cobra application.`
}

// 執行 rootCmd 命令並檢測錯誤
func Execute() {
	cobra.CheckErr(rootCmd.Execute())
}

func init() {
    // 載入執行初始化配置
	cobra.OnInitialize(initConfig)
    // rootCmd，命令列下讀取配置檔案，持久化的 flag，全域性的配置檔案
	rootCmd.PersistentFlags().StringVar(&cfgFile, "config", "", "config file (default is $HOME/.firstappname.yaml)")
	// local flag，本地化的配置
	rootCmd.Flags().BoolP("toggle", "t", false, "Help message for toggle")
}

// 初始化配置的一些設定
func initConfig() {
	if cfgFile != "" {
		viper.SetConfigFile(cfgFile) // viper 設定配置檔案
	} else {// 上面沒有指定配置檔案，下面就讀取 home 下的 .firstappname.yaml檔案
        // 配置檔案引數設定
		home, err := os.UserHomeDir()
		cobra.CheckErr(err)

		viper.AddConfigPath(home)
		viper.SetConfigType("yaml")
		viper.SetConfigName(".firstappname")
	}

	viper.AutomaticEnv() 

	if err := viper.ReadInConfig(); err == nil {// 讀取配置檔案
		fmt.Fprintln(os.Stderr, "Using config file:", viper.ConfigFileUsed())
	}
}

其實上面的錯誤在 cobra generator 文件裡有提示了，所以要多看官方文件。

這個 root.go 裡的 cobra.Command 就是設定命令列格式的地方。如果要執行相關的命令，可以在 Long:...下面加一行:

Run: func(cmd *cobra.Command, args []string) { },

執行程式：go run main.go ，報錯了:

我用的是 go v1.15，GO111MODULE="on"。

用 go mod 來建立 module，進入firstappname目錄，命令： go mod init firstappname ，生成一個 go.mod,

module firstappname

go 1.15

require (
	github.com/spf13/cobra v1.2.1
	github.com/spf13/viper v1.9.0
)

在執行 go run main.go，第一次執行會下載檔案到 go.mod, go.sum 裡。再次執行，就會出現 rootCmd 下的 Long 資訊。

A longer description that spans multiple lines and likely contains
examples and usage of using your application. For example:

Cobra is a CLI library for Go that empowers applications.
This application is a tool to generate the needed files
to quickly create a Cobra application.

可以看出，用 cobra init 命令初始化的專案，生成了一個初始化的應用框架，但是沒有任何邏輯功能。僅僅輸出一些描述性資訊。

這個程式裡，最重要的是 cmd/root.go 裡的 rootCmd = &cobra.Command{} 這行程式，這裡定義命令動作。

程式裡的 init() 和 initConfig() 函式都是對命令列的配置。

為 rootCmd 新增功能：

var rootCmd = &cobra.Command{
	Use:   "firstappname",
	Short: "A brief description of your application",
	Long: `（root）A longer description that spans multiple lines and likely contains
examples and usage of using your application. For example:

Cobra is a CLI library for Go that empowers applications.
This application is a tool to generate the needed files
to quickly create a Cobra application.`,

	Run: func(cmd *cobra.Command, args []string) {
		fmt.Println("root called")
	},
}

測試執行 go run main.go ，輸出：

$ go run main.go
root called

執行：go run main.go --help

會輸出上面的 Long 資訊和完整的幫助資訊。

也可以把上面命令編譯：go build -o demo.exe，在執行

完整生成一個cobra應用框架的命令：

$ mkdir firstappname
$ cd firstappname

$ cobra init --pkg-name firstappname
$ go mod init firstappname

完整例子在 github 上，golang-library-learning/cobra

add 生成子命令subCmd

上面我們用 cobra init 建立了應用程式框架，在程式 cmd/root.go 裡有一個根命令 rootCmd，也就是說 init 命令建立了一個根命令。執行 command 命令是 &cobra.Command{} 裡的 Run 方法。

用 cobra add 來為 rootCmd 建立一個子命令。這個子命令通常在一個單獨的檔案裡。

用 add 命令生成子命令程式碼：

// cd 進入firstappname
$ cd ./firstappname
$ cobra add demo
demo created at D:\work\mygo\common_pkg\cobra\firstappname

在 cmd 目錄下生成了 demo.go 檔案：

為子命令新增簡單功能

add 命令已經為我們生成了一個簡單的應用程式碼，程式檔案通常存放在cmd目錄下，demo.go 程式：

package cmd

import (
	"fmt"

	"github.com/spf13/cobra"
)

// demoCmd represents the demo command
// 子命令
var demoCmd = &cobra.Command{
	Use:   "demo",
	Short: "A brief description of your command",
	Long: `A longer description that spans multiple lines and likely contains examples
and usage of using your command. For example:

Cobra is a CLI library for Go that empowers applications.
This application is a tool to generate the needed files
to quickly create a Cobra application.`,
	Run: func(cmd *cobra.Command, args []string) {
		fmt.Println("demo called")
        fmt.Println("cmd demo")
	},
}

func init() {
	rootCmd.AddCommand(demoCmd)
}

到現在為止，為 firstappdemo 新增了 2 個 Command 了，分別是根命令 rootCmd 和子命令 demoCmd。

子命令和根命令的關係一般通過程式 rootCmd.AddCommand() 方法確定。在程式 demo.go 裡可以看到它在 init() 函式裡。

Run 方法裡新增程式：fmt.Println("cmd demo")。一般這裡的程式都是其他 package 裡完成了具體邏輯，然後 Run 方法裡在呼叫這些程式。

測試執行：go run main.go demo

輸出：

demo called

cmd demo

也可以編譯專案 go build -o xxx 在執行。

Flags使用-給Command新增flags

flag 命令列選項，也叫標識，對command命令列為的進一步指示操作。

用這個標識可以給 command 新增一些可選項。

根據 flag 選項作用範圍不同，可以分為 2 類：

Persistent Flags，持久化的flag，全域性範圍

如果設定全域性範圍的flag，可以用這個來設定。它既可以給根命令設定選項值，也可以給子命令設定選項值。

下面例子裡的 rootCmd 和 demoCmd 都可以呼叫 flag。
Local Flags，區域性flag，只對指定的command生效。比如某個子命令的 flag。

因為 flag 標識是在命令列後面不同位置使用，所以我們要在方法外定義一個變數，來分配儲存使用這個識別符號。下面例子會說明。

Persistent Flags 全域性flag例子

在 cmd/root.go 檔案中新增一個變數 name

var cfgFile string
// 新增 name
var name string

然後在 root.go:init() 函式中新增全域性 persistent flag，把 flag 值儲存到變數 name 中

rootCmd.PersistentFlags().StringVar(&cfgFile, "config", "", "config file (default is $HOME/.firstappname.yaml)")
// 新增全域性 flag
rootCmd.PersistentFlags().StringVar(&name, "name", "", "Set one name")

在檔案 cmd/demo.go 中的 demoCmd(子命令) 裡 Run 方法輸出 name 值

Run: func(cmd *cobra.Command, args []string) {
    fmt.Println("demo called")
    fmt.Println("cmd demo")
    // 列印輸出 name
	fmt.Println("print persistent flag name: ", name)
},

測試執行程式

$ go run main.go demo --name setname
demo called
cmd demo
print persistent flag name:  setname

當然也可以先編譯 go build -o cobrademo.exe（我用的win），然後在執行測試程式

$.\cobrademo.exe demo --name setname1
demo called
cmd demo
print persistent flag name:  setname1

Persistent flag 的讀取方法：

// arg1：儲存變數，
// arg2：設定長flag名，這裡 name 顯示 --name，
// arg3：設定短flag名，這裡 n 顯示 -n，一般與上面對應
// arg4：預設值, 這裡設定為 ""
// arg5：flag的一些說明資訊
PersistentFlags().StringVarP(&name, "name", "n", "", "Set one name")

// 與上面用法基本相同，只是沒有短 flag 設定
PersistentFlags().StringVar(&name, "name", "", "Set one name")

// 直接設定flag名，arg1：flag 名，arg2：預設值，arg3：說明
PersistentFlags().String("foo", "", "A help for foo")

Local Flags例子

一個 flag 賦值給本地變數，只能對指定的command生效。

我們在 demo.go 中測試 local flag。

在 cmd/demo.go 檔案中定義變數 dsn，儲存這個 flag 值

// 定義 local flag
var dsn string

在 demo.go 中的 init() 中新增下面程式碼，把值儲存到 dsn上
```
demoCmd.Flags().StringVarP(&dsn, "dsn", "d", "", "dsn file")
```

在 demoCmd.Command{} 獲取該值

Run: func(cmd *cobra.Command, args []string) {
    fmt.Println("demo called")
    fmt.Println("cmd demo")
    // 列印輸出 name
    fmt.Println("print persistent flag name: ", name)
    // 列印輸出local flag: dsn
    fmt.Println("(local flag)print dsn: ", dsn)
},

測試執行

$ go run .\main.go demo --dsn setdsn1
demo called
cmd demo
print persistent flag name:
(local flag)print dsn:  setdsn1

輸出了 setdsn1。

測試下其它子命令可以不可以獲取這個 dsn，新增一個新的子命令 demo2，

$ cobra add demo2

在目錄 cmd 下新增了檔案 demo2.go, 在 Run 下新增：

Run: func(cmd *cobra.Command, args []string) {
    fmt.Println("demo2 called")
    // 新增輸出 dsn
    fmt.Println("test get local flag(dsn): ", dsn)
},

測試：

$ go run .\main.go demo2 --dsn testdsn
Error: unknown flag: --dsn

報錯了，程式終止執行了。

說明：local flag 區域性選項，只能作用於指定的 command。本例子中作用於 demoCmd，而不能作用於 demo2Cmd。

local flag 的讀取方法：

// arg1：儲存變數，
// arg2：設定長flag名，這裡 name 顯示 --name，
// arg3：設定短flag名，這裡 n 顯示 -n，一般與上面對應
// arg4：預設值, 這裡設定為 ""
// arg5：flag的一些說明資訊
// 方法(1)
Flags().StringVarP(&name, "name", "n", "", "Set one name")

// 與上面方法(1)用法基本相同，只是沒有短 flag 設定
Flags().StringVar(&name, "name", "", "Set one name")

// 直接設定flag名，arg1：flag 名，arg2：預設值，arg3：說明
Flags().String("foo", "", "A help for foo")

// 與上面方法(1)用法基本相同，除了第一個沒有變數讀取引數
Flags().StringP("toggle", "t", false, "Help message for toggle")

完整例子在 github 上，golang-library-learning/cobra

設定flag必填項

比如給 demo.go 的 dsn 這個 flag 設定必選項

demoCmd.Flags().StringVarP(&dsn, "dsn", "d", "", "dsn file")
// 把 dsn 設定為必選項
demoCmd.MarkFlagRequired("dsn")

flag 不設定dsn，執行程式：go run main.go demo, 報錯：Error: required flag(s) "dsn" not set

$ go run .\main.go demo
Error: required flag(s) "dsn" not set
Usage:
  firstappname demo [flags]

Flags:
  -d, --dsn string   dsn file
  -h, --help         help for demo

Global Flags:
      --config string   config file (default is $HOME/.firstappname.yaml)
      --name string     Set one name

Error: required flag(s) "dsn" not set
exit status 1

加上 dsn 執行，go run main.go demo --dsn setdsn，正常輸出:

$ go run main.go demo --dsn setdsn
demo called
cmd demo
print persistent flag name:
(local flag)print dsn:  setdsn

繫結配置

還可以繫結配置到 flags 上，用 viper

在 cmd/root.go 裡，有一個 initConfig() 方法，這個就是初始化配置方法。載入執行是在 init() 方法裡，

func init() {
	cobra.OnInitialize(initConfig)
    
    ... ...
}

我們可以在 init() 方法中新增繫結 flag 程式，

rootCmd.PersistentFlags().StringVar(&name, "name", "", "Set one name")
viper.BindPFlag("name", rootCmd.PersistentFlags().Lookup("name"))

這樣就將 viper 配置和 flag 繫結，如果使用者不設定 --name，將從配置中查詢。

更多方法請檢視 viper flag doc

arguments 命令列引數設定

可以用Command 的 Args 欄位指定引數效驗規則。

Cobra 也內建了一些規則：

NoArgs：如果有任何命令列args引數，將會報錯
ArbitraryArgs：該命令接受任何引數
OnlyValidArgs：如果該命令引數不在 Command 的 ValidArgs 中，將會報錯
MinimumArgs(int): 如果命令引數數目少於N個，將會報錯
MaximumArgs(int): 如果命令引數數目多於N個，將會報錯
ExactArgs(int): 如果命令引數數目不是N個，將會報錯
RangeArgs(min, max)：如果命令引數數目範圍不在(min, max)，將會報錯

內建效驗規則的例子：

var rootCmd = &cobra.Command{
   Use:   "dmeo",
   Short: "demo short",
   Long:  `let's do it, demo!`,
   Args: cobra.MinimumNArgs(5),
   Run: func(cmd *cobra.Command, args []string) {
      fmt.Println("hello chenqionghe")
   },
}

自定義驗證規則的例子：

var cmd = &cobra.Command {
    Short: "demo",
    Args: func(cmd *cobra.Command, args[] string) error {
        if len(args) > 0 {
            return errors.New("requires a color argument")
        }
        if myapp.IsValidColor(args[0]) {
          return nil
        }
        return fmt.Errorf("invalid color specified: %s", args[0])
    },
    Run: func(cmd *cobra.Command, args []string) {
        fmt.Println("Hello, demo!")
    },
    
}

鉤子函式 PreRun and PostRun Hooks

可以在執行命令之前或之後執行鉤子函式。如果子命令未宣告自己的 Persistent * Run 函式，則子命令將繼承父命令的鉤子函式。

函式的執行順序為：

PersistentPreRun
PreRun
Run
PostRun
PersistentPostRun

package main

import (
	"fmt"

	"github.com/spf13/cobra"
)

func main() {
	var rootCmd = &cobra.Command{
		Use:   "root [sub]",
		Short: "My root command",
		PersistentPreRun: func(cmd *cobra.Command, args []string) {
			fmt.Printf("Inside rootCmd PersistentPreRun with args: %v\n", args)
		},
		PreRun: func(cmd *cobra.Command, args []string) {
			fmt.Printf("Inside rootCmd PreRun with args: %v\n", args)
		},
		Run: func(cmd *cobra.Command, args []string) {
			fmt.Printf("Inside rootCmd Run with args: %v\n", args)
		},
		PostRun: func(cmd *cobra.Command, args []string) {
			fmt.Printf("Inside rootCmd PostRun with args: %v\n", args)
		},
		PersistentPostRun: func(cmd *cobra.Command, args []string) {
			fmt.Printf("Inside rootCmd PersistentPostRun with args: %v\n", args)
		},
	}

	subCmd := &cobra.Command{
		Use:   "sub [no options!]",
		Short: "My subcommand",
		PreRun: func(cmd *cobra.Command, args []string) {
			fmt.Printf("Inside subCmd PreRun with args: %v\n", args)
		},
		Run: func(cmd *cobra.Command, args []string) {
			fmt.Printf("Inside subCmd Run with args: %v\n", args)
		},
		PostRun: func(cmd *cobra.Command, args []string) {
			fmt.Printf("Inside subCmd PostRun with args: %v\n", args)
		},
		PersistentPostRun: func(cmd *cobra.Command, args []string) {
			fmt.Printf("Inside subCmd PersistentPostRun with args: %v\n", args)
		},
	}

	rootCmd.AddCommand(subCmd)

	rootCmd.SetArgs([]string{""})
	rootCmd.Execute()
	fmt.Println()
	rootCmd.SetArgs([]string{"sub", "arg1", "arg2"})
	rootCmd.Execute()
}

執行程式：

$ go run .\hookdemo.go
Inside rootCmd PersistentPreRun with args: []
Inside rootCmd PreRun with args: []
Inside rootCmd Run with args: []
Inside rootCmd PostRun with args: []
Inside rootCmd PersistentPostRun with args: []

Inside rootCmd PersistentPreRun with args: [arg1 arg2]  // 子命令繼承了父命令的函式
Inside subCmd PreRun with args: [arg1 arg2]
Inside subCmd Run with args: [arg1 arg2]
Inside subCmd PostRun with args: [arg1 arg2]
Inside subCmd PersistentPostRun with args: [arg1 arg2]

錯誤處理函式和鉤子函式

與上面的鉤子函式功能一樣，只不過這裡可以返回錯誤，處理

RunE 功能的執行先後順序如下：

PersistentPreRunE
PreRunE
RunE
PostRunE
PersistentPostRunE

RunE: func(cmd *cobra.Command, args []string) error {
    fmt.Printf("Inside subCmd Run with args: %v\n", args)
    return nil
},

為你的命令生成文件

Cobra 可以基於子命令、標誌等生成文件。具體的使用方法和生產格式文件請點選下面連結：

你可以設定 cmd.DisableAutoGenTag = true 從而把文件中 "Auto generated by spf13/cobra..." 等字樣刪掉。

help 命令

命令： cobra help，可以清楚顯示出對使用 cobra 有用的資訊，比如命令提示

你還可以定義自己的 help 命令或模板

cmd.SetHelpCommand(cmd *Command)
cmd.setHelpCommand(f func(*Command, []string))
cmd.setHelpTemplate(s string)

五、參考

cobra github

cobra user guide

Cobra Generator

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golang常用庫：cli命令列/應用程式生成工具-cobra使用

一、Cobra 介紹

二、功能特性介紹

三、Cobra cli 命令結構說明

四、Cobra 基本使用方法

init 命令初始化應用程式

add 生成子命令subCmd

Flags使用-給Command新增flags

Persistent Flags 全域性flag例子

Local Flags例子

設定flag必填項

繫結配置

arguments 命令列引數設定

鉤子函式 PreRun and PostRun Hooks

錯誤處理函式和鉤子函式

為你的命令生成文件

help 命令

五、參考

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