目录

• 什么是SPI
• 使用场景
• 使用规范
• 原理解析
• 总结

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。

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

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

• 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

使用规范

• 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；

原理解析

public final class ServiceLoader<S> implements Iterable<S>{
private static final String PREFIX = "META-INF/services/";

    // 代表被加载的类或者接口
    private final Class<S> service;

    // 用于定位，加载和实例化providers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providers，按实例化的顺序排列
    private LinkedHashMap<String,S> providers = new LinkedHashMap<>();

    // 懒查找迭代器
    private LazyIterator lookupIterator;

    ......
}

ServiceLoader源码实现流程如下

• 应用程序调用ServiceLoader.load方法，先创建一个新的ServiceLoader，并实例化该类中的成员变量
  • loader(ClassLoader类型，类加载器)
  • acc(AccessControlContext类型，访问控制器)
  • providers(LinkedHashMap<String,S>类型，用于缓存加载成功的类)
  • lookupIterator(实现迭代器功能)
• 应用程序通过迭代器接口获取对象实例 ServiceLoader先判断成员变量providers对象中(LinkedHashMap<String,S>类型)是否有缓存实例对象，如果有缓存，直接返回。 如果没有缓存，执行类的装载

  • 读取META-INF/services/下的配置文件，获得所有能被实例化的类的名称，值得注意的是，ServiceLoader可以跨越jar包获取META-INF下的配置文件，具体加载配置的实现代码如下

    try {
      String fullName = PREFIX + service.getName();
      if (loader == null)
          configs = ClassLoader.getSystemResources(fullName);
      else
          configs = loader.getResources(fullName);
    } catch (IOException x) {
      fail(service, "Error locating configuration files", x);
    }
    

  • 通过反射方法Class.forName()加载类对象，并用instance()方法将类实例化
  • 把实例化后的类缓存到providers对象中，(LinkedHashMap<String,S>类型） 然后返回实例对象

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。

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。
• 多个并发线程使用ServiceLoader类的实例是不安全的。