JavaSPI详解
目录
- 一个问题
- 什么是SPI
- API 与 SPI
- 一个简单的例子
- SPI机制的实现
- Java SPI的问题
- 为什么SPI机制打破了双亲委派模型
- 参考资料
一个问题
在项目开发中，经常会使用到数据库驱动，我们连接的数据库可能是MySQL也有可能是Oracle，但是不管使用什么数据库都是引入数据库驱动配置相应的地址、用户、密码信息就可以使用而不用修改业务代码。
这是因为在JDK中提供了一个java.sql.Driver接口。各个数据库厂商只需要实现这个接口，当我们引入相应驱动，连接数据库的时候，就会使用厂商提供的实现，那么又是如何知道厂商实现的类路径的呢？？
什么是SPI
SPI全名Service Provider interface，翻译过来就是“服务提供接口”，再说简单就是提供某一个服务的接口， 提供给服务开发者或者服务生产商来进行实现。
Java SPI 是JDK内置的一种动态加载扩展点的实现。
这个机制在一般的业务代码中很少用到（个人接触到的业务没有用到过），但是再底层框架中却被大量使用，包括JDBC、Dubbo、Spring框架、日志接口中都有用到，不同的是有的使用Java原生的实现，有的框架则自己实现了一套SPI机制
API 与 SPI
API 全称Application Programming Interface， 翻译为“应用程序接口”，指的是应用程序为外部提供服务的接口，这个接口通常由服务提供者自行开发，定义好接口后很少改动。API与SPI示意图如图1，图2所示
一般应用（模块）之间通过接口进行通讯，服务提供方提供接口并进行实现后，调用方就可以通过调用这个接口拥有服务提供发提供的能力，这个就是API
当接口是由服务调用方提供，并且由服务提供方进行实现时，服务调用方就可以根据自己的需要选择特定实现，而不用更改业务代码以获取相应的功能，这个就是SPI
一个简单的例子
这个功能是向注册中心注册服务的一个示例（过于简单的示例），
首先定义一个接口Registry, 这个接口只有一个功能，就是向注册中心注册一个服务，但是我现在并不确定我选的是什么注册中心，于是提供了一个统一的接口，由各个厂商进行实现
package cn.bmilk.chat.spi;
public interface Registry {
void registry(String host, int port);
}
厂商实现好后，需要在其META-INF/services文件夹下新增一个文件，文件名为该接口的全限定名即：cn.bmilk.chat.spi.Registry, 内容为接口实现的全限定名，这里我写了两个
cn.bmilk.chat.spi.EurekaRegistry
cn.bmilk.chat.spi.ZookeeperRegistry
两个类的都是空实现，内容如下
@Override
public void registry(String host, int port) {
System.out.println(this + "registry , host = " + host +" port = " + port);
}
下面编写测试主类，通过 ServiceLoader 加载 Registry 实现
public class MainTest {
public static void main(String[] args) {
ServiceLoader<Registry> load = ServiceLoader.load(Registry.class);
Iterator<Registry> iterator = load.iterator();
while (iterator.hasNext()){
Registry registry = iterator.next();
registry.registry("127.0.0.1", 10086);
}
}
}
运行结果
class cn.bmilk.chat.spi.EurekaRegistry
cn.bmilk.chat.spi.EurekaRegistry@12a3a380registry , host = 127.0.0.1 port = 10086
class cn.bmilk.chat.spi.ZookeeperRegistry
cn.bmilk.chat.spi.ZookeeperRegistry@29453f44registry , host = 127.0.0.1 port = 10086
从运行结果中可以看到EurekaRegistry和ZookeeperRegistry都被实例化并且生成相应的对象。但是我们全程并没有显示的加载和生成EurekaRegistry和ZookeeperRegistry类对象，那么是怎么来的呢？
SPI机制的实现
SPI机制的核心就是ServiceLoader类。其主要的属性如下：
// 指出接口配置文件的位置，也就是为什么要在META-INF/services/下创建接口的全限定名文件的原因
private static final String PREFIX = "META-INF/services/";
// 正在被加载的类（接口）的class对象
private final Class<S> service;
// 加载使用的类加载器
private final ClassLoader loader;
// 创建 ServiceLoader 时采用的访问控制上下文
private final AccessControlContext acc;
// 缓存已经加载的实现, 按实例化顺序缓存
private LinkedHashMap<String,S> providers = new LinkedHashMap<>();
// The current lazy-lookup iterator
private LazyIterator lookupIterator;
load()方法的实现如下：
public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service) {
ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
// 使用当前线程的ClassLoader进行加载待加载的实现类
return ServiceLoader.load(service, cl);
}
public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service,
ClassLoader loader)
{
// load 方法本质是创建一个ServiceLoader对象
return new ServiceLoader<>(service, loader);
}
// new ServiceLoader<>(service, loader)的实现
private ServiceLoader(Class<S> svc, ClassLoader cl) {
service = Objects.requireNonNull(svc, "Service interface cannot be null");
loader = (cl == null) ? ClassLoader.getSystemClassLoader() : cl;
acc = (System.getSecurityManager() != null) ? AccessController.getContext() : null;
reload();
}
public void reload() {
providers.clear();
// 根据接口类型（父类）和类加载器初始化LazyIterator
lookupIterator = new LazyIterator(service, loader);
}
private LazyIterator(Class<S> service, ClassLoader loader) {
this.service = service;
this.loader = loader;
}
跟踪load()方法发现其本质是创建了一个ServiceLoader对象，其共有两个参数，分别是代加载的类父类（接口）Class类对象和类加载器。在构造方法中完成了两件事，一个是变量赋值，一个是调用reload()方法。reload()方法则根据接口类型（父类）和类加载器初始化LazyIterator
当执行ServiceLoader#iterator()时，会创建java.util.Iterator匿名内部类实现:
public Iterator<S> iterator() {
return new Iterator<S>() {
Iterator<Map.Entry<String,S>> knownProviders
= providers.entrySet().iterator();
public boolean hasNext() {
if (knownProviders.hasNext())
return true;
return lookupIterator.hasNext();
}
public S next() {
if (knownProviders.hasNext())
return knownProviders.next().getValue();
return lookupIterator.next();
}
public void remove() {
throw new UnsupportedOperationException();
}
};
}
当执行hasNext() 方法时，会先去providers 查找已经加载的缓存实现，如果不存在，则会继续调用LazyIterator#hasNext()用于发现尚未加载的实现，最后的实现在LazyIterator#hasNextService()中
LazyIterator的关键属性
// 缓存所有需要查找jar包（文件）路径，
Enumeration<URL> configs = null;
// 缓存所有被查找到的实现类全限定名
Iterator<String> pending = null;
// 迭代器使用，下一个需要被加载的类全限定名
String nextName = null;
hasNextService()实现核心如下：
// 获取所由需要扫描的包路径
configs = loader.getResources(fullName);
// 循环扫描configs中所有的包路径，解析META-INF/services中的指定文件（上例中的cn.bmilk.chat.spi.Registry文件）
//
while ((pending == null) || !pending.hasNext()) {
if (!configs.hasMoreElements()) {
return false;
}
// pending缓存了所有查找到的类全限定名
pending = parse(service, configs.nextElement());
}
在知道是否存在接口的实现后，就是通过next()方法获取实现，核心功能由nextService()贡献，核心实现如下：
// 获取一个实现类全限定名
String cn = nextName;
// 加载这个类
Class<?> c = Class.forName(cn, false, loader);
// 使用反射创建对象
c.newInstance()
hasNextService()完成堆配置文件的读取，nextService()完成类的加载和对象的创建，这个一切都没有在ServiceLoader创建时完成，这也是体现了延迟Lazy的一个含义
load()与loadInstalled()
loadInstalled()和load()一样，本质都是创建了一个ServiceLoaderd对象，不同点是使用的加载器不同，load()使用的是Thread.currentThread().getContextClassLoader()当前线程的上下文加载器， loadInstalled()使用的是ExtClassLoader加载器来加载
具体实现如下：
public static <S> ServiceLoader<S> loadInstalled(Class<S> service) {
ClassLoader cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();
ClassLoader prev = null;
while (cl != null) {
prev = cl;
cl = cl.getParent();
}
return ServiceLoader.load(service, prev);
}
使用这个方法将只扫描JDK安装目录jre/lib/ext下的jar包中指定的实现，我们应用程序类路径下的实现将会被忽略掉
Java SPI的问题
Java SPI虽然使用了懒加载机制，但是其获取一个实现时，需要使用迭代器循环加载所有的实现类- 当需要某一个实现类时，需要通过循环一遍来获取
这个两个问题，在Dubbo实现自己的SPI机制时进行了增强，可以仅加载自己想要的扩展实现。
为什么SPI机制打破了双亲委派模型 ？？
想不明白 说不清楚，想明白再补充
