Java的SPI机制实践

Java SPI机制概述

先给出结论：“Java的SPI是一种服务发现机制，用于约定接口和动态发现实现类，体现了分层解耦的思想”。
Java的SPI机制常用于框架扩展或组件替换，最常见的Java SPI应用就是JDBC Driver，JDK提供了java.sql.Driver接口，却将具体的实现交给了相应的数据库驱动，比如：在mysql-connector-java-6.0.6.jar文件中可以看到一个遵循Java SPI机制的文件META-INF/services/java.sql.Driver，并且在该文件中定义了具体的驱动实现类完整限定名称：com.mysql.cj.jdbc.Driver。

驱动实现类com.mysql.cj.jdbc.Driver实现了JDK提供的java.sql.Driver接口。

关于Java原生SPI机制的说明详见：Introduction to the Service Provider Interfaces。

如何实践Java SPI机制

应用Java SPI机制分为四步：

第一步： 约定接口。

package org.chench.extra.java.spi;
public interface HelloSPI {
    void sayHello();
}

第二步： 编写接口实现类。

package org.chench.extra.java.spi;
public class ImageHello implements HelloSPI {
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("Image Hello");
    }
}

第三步： 在实现类所在的jar包路径META-INF/services下创建一个以“接口完整限定名”命名的描述文件，文件内容为“实现类的完整限定名”（可以是包含多行，每一行是一个实现类的完整限定名）。
如：创建文件META-INF/services/org.chench.extra.java.spi.HelloSPI，内容为：org.chench.extra.java.spi.ImageHello。

第四步： 使用Java SPI机制动态加载实现类。

public class SPISample {
    public static void main(String[] args) {
        // Java SPI机制使用ServiceLoader动态加载实现类
        ServiceLoader<HelloSPI> loader = ServiceLoader.load(HelloSPI.class);
        Iterator<HelloSPI> iterator = loader.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            iterator.next().sayHello();
        }
    }
}

输出：

Image Hello

如上所示，在Java SPI机制的应用中接口和实现类是完全分开的（在不用的jar文件中），所以需要在实现类所在的jar文件中包含一个描述文件。

通常来讲，Java的SPI机制常用于框架中实现功能扩展或替换，即：接口定义和使用ServiceLoader动态加载实现类是在框架代码中，而接口实现类以及描述文件是在扩展代码中，它们分布在不同的jar文件。
实际上，在分布式服务框架Dubbo中也提供了类似于Java原生SPI的扩展机制，详见：自定义扩展。

Java原生SPI机制的不足

从ServiceLoader类的应用及实现来看，存在一些缺点和不足：

1. 原生的Java SPI机制只能通过迭代器访问实现类，这样会加载所有在描述文件中的实现类，无法按需加载将造成内存资源浪费。
2. 多个并发线程使用ServiceLoader示例时不是线程安全的。

为了弥补Java原生SPI机制的不足，Dubbo框架提供了自己的SPI扩展机制，具体使用详见：自定义扩展。

【参考】
深入理解 Java 中 SPI 机制
搞懂dubbo的SPI扩展机制
Dubbo 扩展设计理念