版本的故事（四）版本号有多重要
上一篇谈了怎样给版本取个好名字，也就是版本号。说明了“语义化版本”的命名规范，也说明了这一种命名规范在依赖管理中发挥的重要作用。今天继续谈语义化版本号，说明一下这种命名方式的重要性，以及对研发和运维过程的影响。
开发人员每一次向下游工序交付一个版本，都必须为这个版本编一个号码，这就是版本号（也称作版本 ID）。如果每次交付都是同样的版本号，随着时间的推进就会产生很多版本号相同、但是功能不一样的二进制包，在这种情况下部署，你可以想象会遇到多少惊奇。对于每一次生成二进制包，都应该分配一个唯一标识，对于审计来说，这是非常重要的。最显而易见的方法，是使用二进制包的散列值作为唯一标识，以便可以验证生成二进制包的源代码是否正确。当你不确定某个环境到底部署了哪个版本的时候，可以使用文件的 MD5 码找出版本库中对应的版本。一些二进制产物管理平台可以自动提取散列码。但是以散列码作为标识有一些缺点，很明显的一个缺点是散列码太长，与他人沟通的时候很难记得住（你很难告诉同事“把 customer 组件从 ea3304ea2fff21dd1e501795c43c48ff 版本替换成 81b134b598b16d1605e6f76189f1c018 版本就可以解决你遇到的问题”，他也很难记住）。更重要的是散列码只能标识两个版本是否相同，却无法体现版本之间的时间关系（哪一个版本是新的）和兼容性（新版本是否完全包含老版本的功能）。所以我们应该使用规范化的版本号作为二进制包的标识符。
所以我们必须采用语义化版本规范，使用三段式版本号，如下：
主版本号.次版本号.修订号
版本号递增规则如下：
- 主版本号：当做了不兼容的 API 修改，
- 次版本号：当做了向下兼容的功能性新增，
- 修订号：当做了向下兼容的问题修正。
使用这种方式，版本号就不再是一个随意的命名。任何一个以 API 方式对外提供服务的程序（无论是 Web API、消息处理、函数 API），都应该遵循语义化版本规范。从 API 规范的意义上说，语义化版本实际上是对软件接口规格的描述。例如一个软件模块对外提供 Web API 服务，模块版本是 2.3.1，可以理解成这样的规格描述：
为了准确描述程序的接口规范，我们在设计和开发的时候要尽量把接口规范和实现代码分离，这样就可以更准确的控制 API 规格。以 Web API 为例，我们可以把与服务接口相关的代码放在单独的目录里，比如把控制器代码全部放在 controller 目录，输入输出数据结构全部在 vo 目录。这样就可以在发布版本的时候根据变更的范围准确确定版本号。
当以下变更发生时，接口的调用方法发生了变化，需要升级主版本号：
- controller 删除了原有接口；
- controller 在原有接口上添加了参数，并且参数是必须的；
- vo 删除了输出数据的属性；
- vo 添加了输出数据的属性，并且属性是必须的。
当以下变更发生时，原有的接口仍然可以工作，需要升级次版本号：
- controller 添加了新接口；
- controller 在原有加快上添加了参数，但是参数可以不输入；
- vo 添加了输出数据的属性；
- vo 添加了输入数据的属性，但是属性可以不输入。
当以下变更发生时，只需要升级修订号：
- controller 和 vo 的代码都没有改动，只改动了程序其他的部分。
用这样的方法，版本号就可以描述程序内部的变更范围。
下面说一下版本号对依赖管理的作用。在构建和运行软件时，软件的一部分要依赖于另一部分，就产生了依赖关系。在任何应用程序（甚至是最小的应用程序）中也会有一些依赖关系。至少，大多数软件应用都对其运行的操作系统环境有依赖，Java 应用程序依赖于 JVM，它提供了 JavaSE API 的一个实现。网络服务之间也存在依赖关系。在大型软件中，从组件中选择好用的版本，组成一个完整的系统是一个极具难度的事。为了做好依赖管理，我们必须做下面几件事：
- 为每一个二进制包制定唯一的版本号，禁止一物多码，更要禁止一码多物。必须标识版本，才能管理依赖；
- 发布版本时描述依赖关系；
- 使用语义化版本号，只要确定了一个版本是可用的，就可以确定一个区间的版本都可用。
我们以 Linux 操作系统为例看一下依赖管理的过程。Linux 是一个非常复杂的体系，它本身由很多二进制包组成，使用者也需要在操作系统上安装自己需要的程序。如果没有一个依赖管理机制，要在 Linux 上安装一个软件，将会是一件困难的任务。幸运的是各种 Linux 发行版都提供了完善的包管理机制，还附带了包管理工具。比如 Debian 操作系统，提供了 dpkg 工具，以下是使用 dpkg 查看 wget 信息：
$ dpkg -s wget Package: wget Section: web Maintainer: Noël Köthe <noel@debian.org> Architecture: amd64 Version: 1.18-5+deb9u3 Depends: libc6 (>= 2.17), libgnutls30 (>= 3.5.6), libidn11 (>= 1.13), libnettle6, libpcre3, libpsl5 (>= 0.13.0), libuuid1 (>= 2.16), zlib1g (>= 1:1.1.4)
这里列出了主要信息，有两个信息非常重要：
- wget 本身的版本号：1.18-5+deb9u3
- wget 依赖的其他组件版本（Depends 行）
有了这些信息，就可以在安装 wget 的时候检查 Debian 上已经安装的库，判断是否满足依赖条件，包管理工具可以级联安装所有的依赖项。也可以检查 wget 与已经安装的程序是否存在依赖冲突，提示用户进行处理。如果没有这一套包管理机制，在 Linux 上安装一个包是非常冒险的事情。
最后我们再来看看语义化版本是怎样帮助我们做好老版本维护的。有时候正在生产环境运行的老版本忽然发现一个缺陷，或者需要添加一个功能，都需要对老版本进行维护。这种事情在 To B 业务非常多见，To B 业务部署在很多现场，每个现场项目实施的时期不一样，所以版本都有一些差异，对老版本进行维护是一件不可避免的事情。
如果不使用语义化版本号，比如用一个不断增长的序号来标识版本号，连续发布多个版本就会形成这样的版本路径：
随着时间的发展，有一些老版本会在部署在不同的现场。现在 1002 版本上发现一个缺陷，需要紧急修复。这时候该怎么办呢？1002 版本已经经过了 2 次升级，直接替换成 1004 版本行不行，很难判断，所以只能基于 1002 版本升级替换。这个好办，使用 Git 做一个分支，修改后重新发布一个版本就可以了。缺陷修改后，形成下面这样的版本路径：
如果以后需要维护 1001、1003 版本，继续发展下去，版本路径就会越来越复杂：
维护版本分支越来越多，基本上要为每一个老版本创建一个维护分支，工作量随着项目发展越来越大。开发团队要把大量的精力放在老项目维护上，产品开发的工作受到越来越多的牵制。语义化版本号能怎样改变这种局面呢？如果每一次发布都按照语义化版本编号，那么最初的版本路径就是下面这样：
用这种方式，我们就能准确判断版本之间的兼容关系，根据版本之间的替换关系确定最佳维护位置。当我们在 1.0.6 版本上发现一个缺陷，需要紧急修复，1.2.1 版本可以完全兼容 1.0.6 版本的功能。如果这个缺陷已经在 1.2.1 版本得到修复，那么升级现场的版本即可。如果必须修改代码，也只需要在 1.2.1 的基础上修改，再发布一个版本即可，不增加维护分支：
如果已经发生了主版本升级的情况，我们也只需要为每一个主版本创建一个维护分支，就能同时满足多个项目的维护工作，降低维护工作量。
如上图，对于所有 1.x 主版本，只需要基于 1.2.2 版本建立一个维护分支即可。
