什么是SPI
什么是SPI
SPI全称Service Provider Interface，是Java提供的一套用来被第三方实现或者扩展的API，它可以用来启用框架扩展和替换组件。 SPI的作用就是为这些被扩展的API寻找服务实现。
- API （Application Programming Interface）在大多数情况下，都是实现方制定接口并完成对接口的实现，调用方仅仅依赖接口调用，且无权选择不同实现。 从使用人员上来说，API 直接被应用开发人员使用。
- SPI （Service Provider Interface）是调用方来制定接口规范，提供给外部来实现，调用方在调用时则选择自己需要的外部实现。 从使用人员上来说，SPI 被框架扩展人员使用。
整体机制图如下：
Java SPI 实际上是“基于接口的编程＋策略模式＋配置文件”组合实现的动态加载机制。
系统设计的各个抽象，往往有很多不同的实现方案，在面向的对象的设计里，一般推荐模块之间基于接口编程，模块之间不对实现类进行硬编码。一旦代码里涉及具体的实现类，就违反了可拔插的原则，如果需要替换一种实现，就需要修改代码。为了实现在模块装配的时候能不在程序里动态指明，这就需要一种服务发现机制。
Java SPI就是提供这样的一个机制：为某个接口寻找服务实现的机制。有点类似IOC的思想，就是将装配的控制权移到程序之外，在模块化设计中这个机制尤其重要。所以SPI的核心思想就是解耦。
使用场景
概括地说，适用于：调用者根据实际使用需要，启用、扩展、或者替换框架的实现策略
比较常见的例子：
- 数据库驱动加载接口实现类的加载，JDBC加载不同类型数据库的驱动
- 日志门面接口实现类加载，SLF4J加载不同提供商的日志实现类
- Spring，Spring中大量使用了SPI,比如：对servlet3.0规范对ServletContainerInitializer的实现、自动类型转换Type Conversion SPI(Converter SPI、Formatter SPI)等
- Dubbo，Dubbo中也大量使用SPI的方式实现框架的扩展, 不过它对Java提供的原生SPI做了封装，允许用户扩展实现Filter接口
使用介绍
要使用Java SPI，需要遵循如下约定：
- 当服务提供者提供了接口的一种具体实现后，在jar包的META-INF/services目录下创建一个以“接口全限定名”为命名的文件，内容为实现类的全限定名；
- 接口实现类所在的jar包放在主程序的classpath中；
- 主程序通过java.util.ServiceLoder动态装载实现模块，它通过扫描META-INF/services目录下的配置文件找到实现类的全限定名，把类加载到JVM；
- SPI的实现类必须携带一个不带参数的构造方法；
示例代码
step1. 定义接口
package org.ray.spi; public interface Human { public void speak(); }
step2. 定义实现类
package org.ray.spi; public class Chinese implements Human{ @Override public void speak() { System.out.println("哈喽 我的"); } }
package org.ray.spi; public class English implements Human{ @Override public void speak() { System.out.println("hello world"); } }
step3. 定义配置文件
在classpath（src/main/resources）下创建META-INF/resources目录，创建以接口名字org.ray.spi.Human命名的文件，内容写入接口实现类的全限定类名，如果有多个需换行
org.ray.spi.English
org.ray.spi.Chinese
step4. 执行ServiceLoader
public static void main(String[] args) throws IOException { ServiceLoader<Human> load = ServiceLoader.load(Human.class); for (Human human : load) { human.speak(); } }
step5. 查看输出
hello world
哈喽 我的
源码分析
ServiceLoader在这里没有核心操作，主要负责对外提供load()方法用于获取SPI接口和实例化懒加载迭代器LazyIterator
public final class ServiceLoader<S> implements Iterable<S>{ #SPI规则固定加载文件地址前缀 private static final String PREFIX = "META-INF/services/"; #SPI的接口 private final Class<S> service; #类加载器,使用的是当前线程的类加载器(Thread.currentThread().getContextClassLoader()) private final ClassLoader loader; #默认是null, 创建ServiceLoader时采用的访问控制上下文 private final AccessControlContext acc; #缓存加载成功的类 private LinkedHashMap<String,S> providers = new LinkedHashMap<>(); #当前的迭代器,默认初始化为LazyIterator，注意这里是懒加载的,只有使用的时候才去迭代加载SPI文件 private LazyIterator lookupIterator; #SPI执行使用方法，不指定ClassLoader public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service) { ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); return ServiceLoader.load(service, cl); } #SPI执行使用方法，指定ClassLoader public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service,ClassLoader loader){ return new ServiceLoader<>(service, loader); } #构造方法中保存SPI接口，初始化懒加载迭代器 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(); } #初始化懒加载迭代器 public void reload() { providers.clear(); lookupIterator = new LazyIterator(service, loader); } }
LazyIterator是懒加载，实例化后什么也不干，只保存了SPI接口
private class LazyIterator implements Iterator<S> { private LazyIterator(Class<S> service, ClassLoader loader) { this.service = service; this.loader = loader; } }
ServiceLoader的iterator()方法被调用，开始执行核心逻辑LazyIterator懒加载SPI文件
- hasNextService()：用于加载META-INF/services/下SPI文件
- nextService()：用于根据SPI文件中指定的实现类的全限定类名通过反射实例化对象，放入缓存
private class LazyIterator implements Iterator<S> { private boolean hasNextService() { if (nextName != null) { return true; } if (configs == null) { try { #拼装SPI文件完整地址META-INF/services+SPI全限定类名 String fullName = PREFIX + service.getName(); if (loader == null) configs = ClassLoader.getSystemResources(fullName); else #加载SPI文件 configs = loader.getResources(fullName); } catch (IOException x) { fail(service, "Error locating configuration files", x); } } while ((pending == null) || !pending.hasNext()) { if (!configs.hasMoreElements()) { return false; } #解析SPI文件，获取实现类全限定类名 pending = parse(service, configs.nextElement()); } #赋值实现类全限定类名 nextName = pending.next(); return true; } private S nextService() { if (!hasNextService()) throw new NoSuchElementException(); String cn = nextName; nextName = null; Class<?> c = null; try { #根据全限定类名获取Class描述文件 c = Class.forName(cn, false, loader); } catch (ClassNotFoundException x) { fail(service, "Provider " + cn + " not found"); } if (!service.isAssignableFrom(c)) { fail(service, "Provider " + cn + " not a subtype"); } try { #根据Class文件使用反射创建对象 S p = service.cast(c.newInstance()); #将创建的对象放入缓存 providers.put(cn, p); return p; } catch (Throwable x) { fail(service, "Provider " + cn + " could not be instantiated", x); } throw new Error(); // This cannot happen } }
总结
优点：
使用Java SPI机制的优势是实现解耦，使得第三方服务模块的装配控制的逻辑与调用者的业务代码分离，而不是耦合在一起。应用程序可以根据实际业务情况启用框架扩展或替换框架组件。
相比使用提供接口jar包，供第三方服务模块实现接口的方式，SPI的方式使得源框架不必关心接口的实现类的路径，可以不用通过下面的方式获取接口实现类：
代码硬编码import 导入实现类
指定类全路径反射获取：例如在JDBC4.0之前，JDBC中获取数据库驱动类需要通过Class.forName(“com.mysql.jdbc.Driver”)，类似语句先动态加载数据库相关的驱动，然后再进行获取连接等的操作
第三方服务模块把接口实现类实例注册到指定地方，源框架从该处访问实例
通过SPI的方式，第三方服务模块实现接口后，在第三方的项目代码的META-INF/services目录下的配置文件指定实现类的全路径名，源码框架即可找到实现类
缺点：
虽然ServiceLoader也算是使用的延迟加载，但是基本只能通过遍历全部获取，也就是接口的实现类全部加载并实例化一遍。如果你并不想用某些实现类，它也被加载并实例化了，这就造成了浪费。获取某个实现类的方式不够灵活，只能通过Iterator形式获取，不能根据某个参数来获取对应的实现类。
多个并发多线程使用ServiceLoader类的实例是不安全的。
转载：https://blog.csdn.net/dcr782195101/article/details/122004685
