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Apache Ant - Java构建工具

项目简介

Apache Ant是一个基于Java的构建工具，最初由James Duncan Davidson开发，现在是Apache软件基金会的顶级项目。Ant的名称来源于”Another Neat Tool”的缩写，它使用XML格式的构建文件来描述构建过程。

Ant的设计目标是提供一个跨平台的构建工具，解决Make工具在不同操作系统上的兼容性问题。它特别适合Java项目的构建，但也可以用于其他类型的项目。Ant的构建文件具有良好的可读性和可维护性。

主要特性

  • 跨平台性：Java编写，可在任何支持Java的平台运行
  • XML配置：使用XML格式的构建文件，结构清晰
  • 可扩展性：支持自定义任务和第三方任务
  • 内置任务：提供丰富的内置任务集合
  • 依赖管理：支持任务间的依赖关系
  • 条件执行：支持条件判断和循环控制

项目原理

核心概念

Project（项目）：

  • 构建文件的根元素
  • 包含项目的基本信息和默认目标
  • 定义全局属性和路径

Target（目标）：

  • 构建过程中的一个步骤或阶段
  • 可以依赖其他目标
  • 包含一个或多个任务

Task（任务）：

  • 构建过程中的原子操作
  • 如编译、复制、删除等
  • 可以是内置任务或自定义任务

Property（属性）：

  • 构建过程中使用的变量
  • 可以在命令行、文件或构建脚本中定义
  • 一旦设置不可更改

构建文件结构

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project name="ProjectName" default="compile" basedir=".">
    <!-- 属性定义 -->
    <property name="src.dir" value="src"/>
    <property name="build.dir" value="build"/>
    
    <!-- 路径定义 -->
    <path id="classpath">
        <fileset dir="lib" includes="*.jar"/>
    </path>
    
    <!-- 目标定义 -->
    <target name="init">
        <mkdir dir="${build.dir}"/>
    </target>
    
    <target name="compile" depends="init">
        <javac srcdir="${src.dir}" destdir="${build.dir}"/>
    </target>
</project>

执行流程

  1. 解析构建文件：读取build.xml文件
  2. 属性初始化：设置属性值和路径
  3. 依赖解析：分析目标间的依赖关系
  4. 任务执行：按依赖顺序执行任务
  5. 结果输出：显示构建结果

使用场景

1. Java项目构建

编译Java源代码，打包JAR/WAR文件，生成文档。

2. 自动化部署

将构建产物部署到目标服务器或容器。

3. 测试自动化

运行单元测试和集成测试，生成测试报告。

4. 代码质量检查

集成代码检查工具，生成质量报告。

5. 持续集成

在CI/CD流水线中执行构建和部署任务。

具体案例

案例1：基本Java项目构建

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project name="JavaWebApp" default="deploy" basedir=".">
    
    <!-- 项目属性配置 -->
    <property name="app.name" value="webapp"/>
    <property name="app.version" value="1.0.0"/>
    
    <!-- 目录配置 -->
    <property name="src.dir" value="src/main/java"/>
    <property name="test.src.dir" value="src/test/java"/>
    <property name="resources.dir" value="src/main/resources"/>
    <property name="webapp.dir" value="src/main/webapp"/>
    
    <property name="build.dir" value="build"/>
    <property name="build.classes.dir" value="${build.dir}/classes"/>
    <property name="build.test.dir" value="${build.dir}/test-classes"/>
    <property name="build.webapp.dir" value="${build.dir}/webapp"/>
    
    <property name="lib.dir" value="lib"/>
    <property name="dist.dir" value="dist"/>
    <property name="reports.dir" value="reports"/>
    
    <!-- 类路径配置 -->
    <path id="compile.classpath">
        <fileset dir="${lib.dir}">
            <include name="*.jar"/>
        </fileset>
    </path>
    
    <path id="test.classpath">
        <path refid="compile.classpath"/>
        <pathelement location="${build.classes.dir}"/>
        <fileset dir="${lib.dir}/test">
            <include name="*.jar"/>
        </fileset>
    </path>
    
    <!-- 初始化目标 -->
    <target name="init">
        <echo message="初始化构建环境..."/>
        <tstamp>
            <format property="build.time" pattern="yyyy-MM-dd HH:mm:ss"/>
        </tstamp>
        
        <mkdir dir="${build.dir}"/>
        <mkdir dir="${build.classes.dir}"/>
        <mkdir dir="${build.test.dir}"/>
        <mkdir dir="${build.webapp.dir}"/>
        <mkdir dir="${dist.dir}"/>
        <mkdir dir="${reports.dir}"/>
        
        <echo message="构建时间: ${build.time}"/>
        <echo message="项目名称: ${app.name}"/>
        <echo message="项目版本: ${app.version}"/>
    </target>
    
    <!-- 清理目标 -->
    <target name="clean">
        <echo message="清理构建目录..."/>
        <delete dir="${build.dir}"/>
        <delete dir="${dist.dir}"/>
        <delete dir="${reports.dir}"/>
    </target>
    
    <!-- 编译源代码 -->
    <target name="compile" depends="init">
        <echo message="编译Java源代码..."/>
        <javac srcdir="${src.dir}"
               destdir="${build.classes.dir}"
               classpathref="compile.classpath"
               debug="true"
               debuglevel="lines,vars,source"
               encoding="UTF-8"
               includeantruntime="false">
            <compilerarg value="-Xlint:unchecked"/>
        </javac>
        
        <!-- 复制资源文件 -->
        <copy todir="${build.classes.dir}">
            <fileset dir="${resources.dir}">
                <include name="**/*"/>
            </fileset>
        </copy>
        
        <echo message="编译完成"/>
    </target>
    
    <!-- 编译测试代码 -->
    <target name="compile-tests" depends="compile">
        <echo message="编译测试代码..."/>
        <javac srcdir="${test.src.dir}"
               destdir="${build.test.dir}"
               classpathref="test.classpath"
               debug="true"
               encoding="UTF-8"
               includeantruntime="false"/>
        
        <echo message="测试代码编译完成"/>
    </target>
    
    <!-- 运行单元测试 -->
    <target name="test" depends="compile-tests">
        <echo message="运行单元测试..."/>
        
        <junit printsummary="yes" 
               fork="yes" 
               forkmode="perBatch"
               haltonfailure="false"
               haltonerror="false">
            
            <classpath>
                <path refid="test.classpath"/>
                <pathelement location="${build.test.dir}"/>
            </classpath>
            
            <formatter type="xml"/>
            <formatter type="plain"/>
            
            <batchtest todir="${reports.dir}">
                <fileset dir="${test.src.dir}">
                    <include name="**/*Test.java"/>
                    <include name="**/*TestCase.java"/>
                </fileset>
            </batchtest>
        </junit>
        
        <!-- 生成测试报告 -->
        <junitreport todir="${reports.dir}">
            <fileset dir="${reports.dir}">
                <include name="TEST-*.xml"/>
            </fileset>
            <report format="frames" todir="${reports.dir}/html"/>
        </junitreport>
        
        <echo message="测试完成，报告生成在: ${reports.dir}/html"/>
    </target>
    
    <!-- 打包WAR文件 -->
    <target name="war" depends="compile">
        <echo message="打包WAR文件..."/>
        
        <!-- 准备WAR目录结构 -->
        <copy todir="${build.webapp.dir}">
            <fileset dir="${webapp.dir}">
                <include name="**/*"/>
            </fileset>
        </copy>
        
        <copy todir="${build.webapp.dir}/WEB-INF/classes">
            <fileset dir="${build.classes.dir}">
                <include name="**/*"/>
            </fileset>
        </copy>
        
        <copy todir="${build.webapp.dir}/WEB-INF/lib">
            <fileset dir="${lib.dir}">
                <include name="*.jar"/>
                <exclude name="*-test.jar"/>
            </fileset>
        </copy>
        
        <!-- 创建WAR文件 -->
        <war destfile="${dist.dir}/${app.name}-${app.version}.war"
             webxml="${build.webapp.dir}/WEB-INF/web.xml">
            <fileset dir="${build.webapp.dir}">
                <exclude name="WEB-INF/web.xml"/>
            </fileset>
            
            <manifest>
                <attribute name="Built-By" value="${user.name}"/>
                <attribute name="Built-Date" value="${build.time}"/>
                <attribute name="Implementation-Title" value="${app.name}"/>
                <attribute name="Implementation-Version" value="${app.version}"/>
            </manifest>
        </war>
        
        <echo message="WAR文件已生成: ${dist.dir}/${app.name}-${app.version}.war"/>
    </target>
    
    <!-- 打包JAR文件 -->
    <target name="jar" depends="compile">
        <echo message="打包JAR文件..."/>
        
        <jar destfile="${dist.dir}/${app.name}-${app.version}.jar"
             basedir="${build.classes.dir}">
            
            <manifest>
                <attribute name="Main-Class" value="com.example.Main"/>
                <attribute name="Built-By" value="${user.name}"/>
                <attribute name="Built-Date" value="${build.time}"/>
                <attribute name="Implementation-Title" value="${app.name}"/>
                <attribute name="Implementation-Version" value="${app.version}"/>
                <attribute name="Class-Path" value="lib/"/>
            </manifest>
        </jar>
        
        <!-- 复制依赖JAR -->
        <copy todir="${dist.dir}/lib">
            <fileset dir="${lib.dir}">
                <include name="*.jar"/>
            </fileset>
        </copy>
        
        <echo message="JAR文件已生成: ${dist.dir}/${app.name}-${app.version}.jar"/>
    </target>
    
    <!-- 生成JavaDoc -->
    <target name="javadoc" depends="init">
        <echo message="生成JavaDoc文档..."/>
        
        <javadoc sourcepath="${src.dir}"
                 destdir="${reports.dir}/javadoc"
                 classpathref="compile.classpath"
                 encoding="UTF-8"
                 docencoding="UTF-8"
                 charset="UTF-8"
                 use="true"
                 windowtitle="${app.name} API"
                 doctitle="${app.name} ${app.version} API"
                 bottom="Copyright © 2023. All rights reserved.">
            
            <packageset dir="${src.dir}" defaultexcludes="yes">
                <include name="com/example/**"/>
            </packageset>
        </javadoc>
        
        <echo message="JavaDoc文档已生成: ${reports.dir}/javadoc"/>
    </target>
    
    <!-- 部署到Tomcat -->
    <target name="deploy" depends="war">
        <echo message="部署应用到Tomcat..."/>
        
        <property name="tomcat.home" value="/opt/tomcat"/>
        <property name="tomcat.webapps" value="${tomcat.home}/webapps"/>
        
        <!-- 停止现有应用 -->
        <exec executable="${tomcat.home}/bin/shutdown.sh" 
              failonerror="false"/>
        
        <!-- 清理旧版本 -->
        <delete dir="${tomcat.webapps}/${app.name}"/>
        <delete file="${tomcat.webapps}/${app.name}.war"/>
        
        <!-- 部署新版本 -->
        <copy file="${dist.dir}/${app.name}-${app.version}.war"
              tofile="${tomcat.webapps}/${app.name}.war"/>
        
        <!-- 启动Tomcat -->
        <exec executable="${tomcat.home}/bin/startup.sh"/>
        
        <echo message="应用已部署到Tomcat"/>
    </target>
    
    <!-- 完整构建流程 -->
    <target name="all" depends="clean,compile,test,war,javadoc">
        <echo message="完整构建流程完成"/>
    </target>
    
    <!-- 帮助信息 -->
    <target name="help">
        <echo message="可用的构建目标:"/>
        <echo message="  clean      - 清理构建目录"/>
        <echo message="  compile    - 编译源代码"/>
        <echo message="  test       - 运行单元测试"/>
        <echo message="  jar        - 打包JAR文件"/>
        <echo message="  war        - 打包WAR文件"/>
        <echo message="  javadoc    - 生成JavaDoc文档"/>
        <echo message="  deploy     - 部署到Tomcat"/>
        <echo message="  all        - 执行完整构建流程"/>
    </target>
</project>

案例2：多模块项目构建

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project name="MultiModuleProject" default="build-all" basedir=".">
    
    <!-- 全局属性 -->
    <property name="project.version" value="2.0.0"/>
    <property name="build.dir" value="build"/>
    <property name="dist.dir" value="dist"/>
    
    <!-- 模块列表 -->
    <property name="modules" value="common,service,web,client"/>
    
    <!-- 初始化 -->
    <target name="init">
        <echo message="初始化多模块项目构建..."/>
        <mkdir dir="${build.dir}"/>
        <mkdir dir="${dist.dir}"/>
    </target>
    
    <!-- 清理所有模块 -->
    <target name="clean-all">
        <echo message="清理所有模块..."/>
        <for list="${modules}" param="module">
            <sequential>
                <echo message="清理模块: @{module}"/>
                <ant dir="@{module}" target="clean" inheritall="false"/>
            </sequential>
        </for>
        <delete dir="${build.dir}"/>
        <delete dir="${dist.dir}"/>
    </target>
    
    <!-- 编译所有模块 -->
    <target name="compile-all" depends="init">
        <echo message="编译所有模块..."/>
        
        <!-- 按依赖顺序编译 -->
        <ant dir="common" target="compile" inheritall="false">
            <property name="project.version" value="${project.version}"/>
        </ant>
        
        <ant dir="service" target="compile" inheritall="false">
            <property name="project.version" value="${project.version}"/>
        </ant>
        
        <ant dir="web" target="compile" inheritall="false">
            <property name="project.version" value="${project.version}"/>
        </ant>
        
        <ant dir="client" target="compile" inheritall="false">
            <property name="project.version" value="${project.version}"/>
        </ant>
    </target>
    
    <!-- 测试所有模块 -->
    <target name="test-all" depends="compile-all">
        <echo message="测试所有模块..."/>
        
        <for list="${modules}" param="module">
            <sequential>
                <echo message="测试模块: @{module}"/>
                <ant dir="@{module}" target="test" inheritall="false">
                    <property name="project.version" value="${project.version}"/>
                </ant>
            </sequential>
        </for>
        
        <!-- 合并测试报告 -->
        <mkdir dir="${build.dir}/test-reports"/>
        <copy todir="${build.dir}/test-reports">
            <fileset dir=".">
                <include name="*/build/test-reports/**/*"/>
            </fileset>
            <mapper type="flatten"/>
        </copy>
    </target>
    
    <!-- 打包所有模块 -->
    <target name="package-all" depends="test-all">
        <echo message="打包所有模块..."/>
        
        <!-- 打包common模块 -->
        <ant dir="common" target="jar" inheritall="false">
            <property name="project.version" value="${project.version}"/>
        </ant>
        
        <!-- 打包service模块 -->
        <ant dir="service" target="jar" inheritall="false">
            <property name="project.version" value="${project.version}"/>
        </ant>
        
        <!-- 打包web模块 -->
        <ant dir="web" target="war" inheritall="false">
            <property name="project.version" value="${project.version}"/>
        </ant>
        
        <!-- 打包client模块 -->
        <ant dir="client" target="jar" inheritall="false">
            <property name="project.version" value="${project.version}"/>
        </ant>
        
        <!-- 收集所有产物 -->
        <copy todir="${dist.dir}">
            <fileset dir=".">
                <include name="*/dist/*.jar"/>
                <include name="*/dist/*.war"/>
            </fileset>
            <mapper type="flatten"/>
        </copy>
    </target>
    
    <!-- 创建发布包 -->
    <target name="release" depends="package-all">
        <echo message="创建发布包..."/>
        
        <property name="release.name" value="multimodule-${project.version}"/>
        <property name="release.dir" value="${build.dir}/${release.name}"/>
        
        <mkdir dir="${release.dir}"/>
        <mkdir dir="${release.dir}/bin"/>
        <mkdir dir="${release.dir}/lib"/>
        <mkdir dir="${release.dir}/config"/>
        <mkdir dir="${release.dir}/docs"/>
        
        <!-- 复制应用文件 -->
        <copy todir="${release.dir}/lib">
            <fileset dir="${dist.dir}">
                <include name="*.jar"/>
                <include name="*.war"/>
            </fileset>
        </copy>
        
        <!-- 复制脚本文件 -->
        <copy todir="${release.dir}/bin">
            <fileset dir="scripts">
                <include name="*.sh"/>
                <include name="*.bat"/>
            </fileset>
        </copy>
        <chmod perm="755">
            <fileset dir="${release.dir}/bin">
                <include name="*.sh"/>
            </fileset>
        </chmod>
        
        <!-- 复制配置文件 -->
        <copy todir="${release.dir}/config">
            <fileset dir="config">
                <include name="*.properties"/>
                <include name="*.xml"/>
            </fileset>
        </copy>
        
        <!-- 复制文档 -->
        <copy todir="${release.dir}/docs">
            <fileset dir=".">
                <include name="README.md"/>
                <include name="CHANGELOG.md"/>
                <include name="LICENSE"/>
            </fileset>
        </copy>
        
        <!-- 创建压缩包 -->
        <tar destfile="${dist.dir}/${release.name}.tar.gz" 
             compression="gzip">
            <tarfileset dir="${build.dir}">
                <include name="${release.name}/**"/>
            </tarfileset>
        </tar>
        
        <zip destfile="${dist.dir}/${release.name}.zip">
            <zipfileset dir="${build.dir}">
                <include name="${release.name}/**"/>
            </zipfileset>
        </zip>
        
        <echo message="发布包已创建:"/>
        <echo message="  ${dist.dir}/${release.name}.tar.gz"/>
        <echo message="  ${dist.dir}/${release.name}.zip"/>
    </target>
    
    <!-- 完整构建 -->
    <target name="build-all" depends="release">
        <echo message="多模块项目构建完成"/>
        <echo message="版本: ${project.version}"/>
        <echo message="构建时间: ${build.time}"/>
    </target>
</project>

案例3：自定义任务

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// 自定义Ant任务 - 数据库初始化
package com.example.ant.tasks;

import org.apache.tools.ant.Task;
import org.apache.tools.ant.BuildException;
import java.sql.*;
import java.io.*;

public class DatabaseInitTask extends Task {
    
    private String url;
    private String username;
    private String password;
    private String driver;
    private String scriptFile;
    
    public void setUrl(String url) {
        this.url = url;
    }
    
    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }
    
    public void setPassword(String password) {
        this.password = password;
    }
    
    public void setDriver(String driver) {
        this.driver = driver;
    }
    
    public void setScriptFile(String scriptFile) {
        this.scriptFile = scriptFile;
    }
    
    @Override
    public void execute() throws BuildException {
        if (url == null || username == null || password == null) {
            throw new BuildException("数据库连接参数不完整");
        }
        
        try {
            // 加载数据库驱动
            Class.forName(driver);
            
            // 建立数据库连接
            Connection conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);
            
            // 执行初始化脚本
            if (scriptFile != null && !scriptFile.isEmpty()) {
                executeScript(conn, scriptFile);
            }
            
            // 关闭连接
            conn.close();
            
            log("数据库初始化完成");
            
        } catch (Exception e) {
            throw new BuildException("数据库初始化失败: " + e.getMessage(), e);
        }
    }
    
    private void executeScript(Connection conn, String scriptFile) throws Exception {
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(scriptFile));
        StringBuilder sql = new StringBuilder();
        String line;
        
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            line = line.trim();
            if (line.isEmpty() || line.startsWith("--")) {
                continue;
            }
            
            sql.append(line).append(" ");
            
            if (line.endsWith(";")) {
                String statement = sql.toString().trim();
                statement = statement.substring(0, statement.length() - 1);
                
                Statement stmt = conn.createStatement();
                stmt.execute(statement);
                stmt.close();
                
                log("执行SQL: " + statement);
                sql.setLength(0);
            }
        }
        
        reader.close();
    }
}

// 代码质量检查任务
public class CodeQualityTask extends Task {
    
    private String sourceDir;
    private String reportDir;
    private String configFile;
    
    public void setSourceDir(String sourceDir) {
        this.sourceDir = sourceDir;
    }
    
    public void setReportDir(String reportDir) {
        this.reportDir = reportDir;
    }
    
    public void setConfigFile(String configFile) {
        this.configFile = configFile;
    }
    
    @Override
    public void execute() throws BuildException {
        try {
            // 创建报告目录
            File reportDirFile = new File(reportDir);
            if (!reportDirFile.exists()) {
                reportDirFile.mkdirs();
            }
            
            // 执行代码检查
            runCheckstyle();
            runPMD();
            runFindBugs();
            
            // 生成汇总报告
            generateSummaryReport();
            
            log("代码质量检查完成，报告生成在: " + reportDir);
            
        } catch (Exception e) {
            throw new BuildException("代码质量检查失败: " + e.getMessage(), e);
        }
    }
    
    private void runCheckstyle() throws Exception {
        log("运行Checkstyle检查...");
        // Checkstyle检查逻辑
    }
    
    private void runPMD() throws Exception {
        log("运行PMD检查...");
        // PMD检查逻辑
    }
    
    private void runFindBugs() throws Exception {
        log("运行FindBugs检查...");
        // FindBugs检查逻辑
    }
    
    private void generateSummaryReport() throws Exception {
        log("生成汇总报告...");
        // 报告生成逻辑
    }
}
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<!-- 使用自定义任务 -->
<project name="CustomTaskExample" default="build" basedir=".">
    
    <!-- 注册自定义任务 -->
    <taskdef name="dbinit" 
             classname="com.example.ant.tasks.DatabaseInitTask"
             classpath="lib/custom-tasks.jar"/>
    
    <taskdef name="codequality"
             classname="com.example.ant.tasks.CodeQualityTask"
             classpath="lib/custom-tasks.jar"/>
    
    <!-- 数据库初始化目标 -->
    <target name="init-db">
        <echo message="初始化数据库..."/>
        <dbinit url="jdbc:mysql://localhost:3306/testdb"
                username="root"
                password="password"
                driver="com.mysql.cj.jdbc.Driver"
                scriptFile="scripts/init.sql"/>
    </target>
    
    <!-- 代码质量检查目标 -->
    <target name="quality-check">
        <echo message="执行代码质量检查..."/>
        <codequality sourceDir="src/main/java"
                     reportDir="reports/quality"
                     configFile="config/quality-rules.xml"/>
    </target>
    
    <!-- 完整构建流程 -->
    <target name="build" depends="compile,quality-check,init-db">
        <echo message="构建完成"/>
    </target>
</project>

最佳实践

1. 构建文件组织

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<!-- 使用属性文件 -->
<property file="build.properties"/>
<property file="${user.home}/build.properties"/>

<!-- 条件属性设置 -->
<condition property="isWindows">
    <os family="windows"/>
</condition>

<!-- 环境特定配置 -->
<target name="dev-config" if="dev.env">
    <property name="db.url" value="jdbc:mysql://localhost:3306/devdb"/>
</target>

<target name="prod-config" if="prod.env">
    <property name="db.url" value="jdbc:mysql://prod-server:3306/proddb"/>
</target>

2. 错误处理

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<!-- 失败处理 -->
<target name="deploy-with-rollback">
    <trycatch>
        <try>
            <antcall target="deploy"/>
        </try>
        <catch>
            <echo message="部署失败，执行回滚..."/>
            <antcall target="rollback"/>
            <fail message="部署失败"/>
        </catch>
    </trycatch>
</target>

3. 性能优化

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<!-- 并行执行 -->
<parallel>
    <ant target="compile-main"/>
    <ant target="compile-test"/>
</parallel>

<!-- 增量构建 -->
<target name="compile-incremental">
    <javac srcdir="${src.dir}"
           destdir="${build.dir}"
           includes="**/*.java">
        <src path="${src.dir}"/>
        <include name="**/*.java"/>
        <exclude name="**/*Test.java"/>
    </javac>
</target>

Apache Ant作为成熟的Java构建工具，其XML配置的简洁性和强大的任务系统使其在企业级项目中得到广泛应用。虽然现在有Maven和Gradle等更现代的构建工具，但Ant在特定场景下仍然是不可替代的选择。

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