作者：京东物流孔祥东

1.SPI 是什么？

SPI 的全称是Service Provider Interface,即提供服务接口；是一种服务发现机制，SPI 的本质是将接口实现类的全限定名配置在文件中，并由服务加载器读取配置文件，加载实现类。这样可以在运行时，动态为接口替换实现类。正因此特性，我们可以很容易的通过 SPI 机制为我们的程序提供拓展功能。

如下图：

系统设计的各个抽象，往往有很多不同的实现方案，在面对象设计里，一般推荐模块之间基于接口编程，模块之间不对实现硬编码，一旦代码涉及具体的实现类，就违反了可插拔的原则。Java SPI 就是提供这样的一个机制，为某一个接口寻找服务的实现，有点类似IOC 的思想，把装配的控制权移到程序之外，在模块化涉及里面这个各尤为重要。与其说SPI 是java 提供的一种服务发现机制，倒不如说是一种解耦思想。

2.使用场景？

数据库驱动加载接口实现类的加载；如：JDBC 加载Mysql,Oracle...
日志门面接口实现类加载,如：SLF4J 对log4j、logback 的支持
Spring中大量使用了SPI，特别是spring-boot 中自动化配置的实现
Dubbo 也是大量使用SPI 的方式实现框架的扩展，它是对原生的SPI 做了封装，允许用户扩展实现Filter 接口。

3.使用介绍

要使用 Java SPI，需要遵循以下约定：

当服务提供者提供了接口的一种具体实现后，需要在JAR 包的META-INF/services 目录下创建一个以“接口全限制定名”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放在主程序的classpath 下，也就是引入依赖。
主程序通过java.util.ServiceLoder 动态加载实现模块，它会通过扫描META-INF/services 目录下的文件找到实现类的全限定名，把类加载值JVM,并实例化它；
SPI 的实现类必须携带一个不带参数的构造方法。

示例：

spi-interface 模块定义

1定义一组接口：public interface MyDriver 
2

spi-jd-driver

spi-ali-driver

1实现为：public class JdDriver implements MyDriver
2  public class AliDriver implements MyDriver 
3

在 src/main/resources/ 下建立 /META-INF/services 目录，新增一个以接口命名的文件 (org.MyDriver 文件)

内容是要应用的实现类分别 com.jd.JdDriver和com.ali.AliDriver

spi-core

一般都是平台提供的核心包，包含加载使用实现类的策略等等，我们这边就简单实现一下逻辑：a.没有找到具体实现抛出异常 b.如果发现多个实现，分别打印

1public void invoker(){
2    ServiceLoader<MyDriver>  serviceLoader = ServiceLoader.load(MyDriver.class);
3    Iterator<MyDriver> drivers = serviceLoader.iterator();
4    boolean isNotFound = true;
5    while (drivers.hasNext()){
6        isNotFound = false;
7        drivers.next().load();
8    }
9    if(isNotFound){
10        throw new RuntimeException("一个驱动实现类都不存在");
11    }
12}
13

spi-test

1public class App 
2{
3    public static void main( String[] args )
4    {
5        DriverFactory factory = new DriverFactory();
6        factory.invoker();
7    }
8}
9

1.引入spi-core 包，执行结果

2.引入spi-core,spi-jd-driver 包

3.引入spi-core,spi-jd-driver,spi-ali-driver

4.原理解析

看看我们刚刚是怎么拿到具体的实现类的？

就两行代码：

1ServiceLoader<MyDriver>  serviceLoader = ServiceLoader.load(MyDriver.class);
2Iterator<MyDriver> drivers = serviceLoader.iterator();
3

所以，首先我们看ServiceLoader 类：

1public final class ServiceLoader<S> implements Iterable<S>{
2//配置文件的路径
3 private static final String PREFIX = "META-INF/services/";
4    // 代表被加载的类或者接口
5    private final Class<S> service;
6    // 用于定位，加载和实例化providers的类加载器
7    private final ClassLoader loader;
8    // 创建ServiceLoader时采用的访问控制上下文
9    private final AccessControlContext acc;
10    // 缓存providers，按实例化的顺序排列
11    private LinkedHashMap<String,S> providers = new LinkedHashMap<>();
12    // 懒查找迭代器，真正加载服务的类
13    private LazyIterator lookupIterator;
14  
15 //服务提供者查找的迭代器
16    private class LazyIterator
17        implements Iterator<S>
18    {
19 .....
20private boolean hasNextService() {
21            if (nextName != null) {
22                return true;
23            }
24            if (configs == null) {
25                try {
26//全限定名：com.xxxx.xxx
27                    String fullName = PREFIX + service.getName();
28                    if (loader == null)
29                        configs = ClassLoader.getSystemResources(fullName);
30                    else
31                        configs = loader.getResources(fullName);
32                }
33            }
34            while ((pending == null) || !pending.hasNext()) {
35                if (!configs.hasMoreElements()) {
36                    return false;
37                }
38                pending = parse(service, configs.nextElement());
39            }
40            nextName = pending.next();
41            return true;
42        }
43
44
45        private S nextService() {
46            if (!hasNextService())
47                throw new NoSuchElementException();
48            String cn = nextName;
49            nextName = null;
50            Class<?> c = null;
51            try {
52//通过反射获取
53                c = Class.forName(cn, false, loader);
54            }
55            if (!service.isAssignableFrom(c)) {
56                fail(service, "Provider " + cn  + " not a subtype");
57            }
58            try {
59                S p = service.cast(c.newInstance());
60                providers.put(cn, p);
61                return p;
62            }
63        }
64........
65

大概的流程就是下面这张图：

应用程序调用ServiceLoader.load 方法
应用程序通过迭代器获取对象实例，会先判断providers对象中是否已经有缓存的示例对象，如果存在直接返回
如果没有存在，执行类转载读取META-INF/services 下的配置文件，获取所有能被实例化的类的名称，可以跨越JAR 获取配置文件通过反射方法Class.forName()加载对象并用Instance() 方法示例化类将实例化类缓存至providers对象中，同步返回。

5.总结

优点：解耦

SPI 的使用，使得第三方服务模块的装配控制逻辑与调用者的业务代码分离，不会耦合在一起，应用程序可以根据实际业务情况来启用框架扩展和替换框架组件。

SPI 的使用，使得无须通过下面几种方式获取实现类

代码硬编码import 导入
指定类全限定名反射获取，例如JDBC4.0 之前；Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")

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。

可插拔组件设计机制—SPI

作者：京东物流孔祥东

1.SPI 是什么？

2.使用场景？

3.使用介绍

4.原理解析

5.总结

6.对比

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