SPI简要分析

一、背景介绍

　　在看spring源码和dubbo源码的时候，发现两者都用采用了JDK中spi的技术，发现都有大作用，所以就来分析下JDK中的SPI的使用方式及源码实现。

二、什么是SPI

　　SPI的全称是 Service Provider Interface。一种从特定路径下，将实现了某些特定接口的类加载到内存中的方式（为什么会如此说，请看后面分析）。提供了另外一种方式加载实现类，也降低了代码的耦合程度，提升了代码的可扩展性。

　　实现SPI的地方主要有以下3处。主要的类和方法分别是：

JDK
- 　　java.util.ServiceLoader#load
Spring
- 　　org.springframework.core.io.support.SpringFactoriesLoader#loadFactories
Dubbo
- 　　org.apache.dubbo.common.extension.ExtensionLoader#

三、举例说明JDK SPI的使用方式

　1. 自定义实现类，实现数据库驱动 Driver.class

package com.fattyca1.driver;

import java.sql.*;
import java.util.Properties;
import java.util.logging.Logger;

/**
 * <br>自定义数据库操作</br>
 *
 * @author fattyca1
 */
public abstract class CustomziedDriver implements Driver {

    public Connection connect(String url, Properties info) throws SQLException {
        return null;
    }

    public boolean acceptsURL(String url) throws SQLException {
        return false;
    }

    public DriverPropertyInfo[] getPropertyInfo(String url, Properties info) throws SQLException {
        return new DriverPropertyInfo[0];
    }

    public int getMajorVersion() {
        return 0;
    }

    public int getMinorVersion() {
        return 0;
    }

    public boolean jdbcCompliant() {
        return false;
    }

    public Logger getParentLogger() throws SQLFeatureNotSupportedException {
        return null;
    }

    // 自定义方法
    protected abstract void outDbName();
}

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/**
 * <br>自定义实现数据库驱动</br>
 *
 * @author fattyca1
 */
public class Fattyca1Driver extends CustomziedDriver {

    @Override
    public void outDbName() {
        System.out.println("fattyca1 db driver init ... ");
    }
}

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　2. 在resources下创建META-INF/services文件夹，并在目录中创建文件。文件名称为实现接口名称，文件中内容为接口实现类。

　3. 建立一个main程序来测试结果

package com.lfc.demo.spi;

import com.fattyca1.driver.Fattyca1Driver;

import java.sql.Driver;
import java.util.ServiceLoader;

/**
 * <br>spi 测试客户端</br>
 *
 * @author fattyca1
 */
public class SPIClient {

    public static void main(String[] args) {

        ServiceLoader<Driver> drivers = ServiceLoader.load(Driver.class);

        for (Driver driver : drivers) {
            if(driver instanceof Fattyca1Driver) {
                ((Fattyca1Driver) driver).outDbName();
            }
        }


    }
}

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　4. 实验结果。如下图：

以上方式就是JDK中的SPI的实现方式，通过此方法，我们实现了自定义的Driver，可以使用自己定义的方式连接数据库。

四、JDK中ServiceLoader的源码分析

　　通过看上面例子，大概了解到如果使用JDK中的SPI的实现方式，但是我们还不知道JDK是如何操作的。接下来，我们就分析分析JDK的实现方式。

1. 从构造函数入口，发现其构造方法是私有，无法被外部初始化，所以我们直接从提供的静态方法入手

　　// ServiceLoader的构造函数
   private ServiceLoader(Class<S> svc, ClassLoader cl) {
        ...
   }

2. 我们从ServiceLoader#load方法开始，一步步点进去，发现其最后调用的私有构造方法，构造中的核心方法是reload()。

    private ServiceLoader(Class<S> svc, ClassLoader cl) {
        ...
        reload(); // 主要实现方法
    }

3. 查看reload()方法的具体实现，发现并无多余代码，主要是清除了cacheMap，实例化了lookupIterator,。

    public void reload() {
        providers.clear(); // 清除缓存中的对象
        lookupIterator = new LazyIterator(service, loader); // 初始化迭代器，此迭代器被调用时，才会加载类。
    }

4.分析LazyIterator. 从名字可以看出，这是懒加载的类（命名清晰的好处）。此代码实现起来比较简单。通过给定的class名称，读取资源文件，然后加载文件中的实现类。通过反射，生成实现类，放入cacheMap中。

private class LazyIterator
        implements Iterator<S>
    {

        Class<S> service;
        ClassLoader loader;
        Enumeration<URL> configs = null;
        Iterator<String> pending = null;
        String nextName = null;

        private LazyIterator(Class<S> service, ClassLoader loader) {
            this.service = service;
            this.loader = loader;
        }

        private boolean hasNextService() {
            if (nextName != null) {
                return true;
            }
            if (configs == null) {
                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);
                }
            }
            while ((pending == null) || !pending.hasNext()) {
                if (!configs.hasMoreElements()) {
                    return false;
                }
                pending = parse(service, configs.nextElement());
            }
            nextName = pending.next();
            return true;
        }

        private S nextService() {
            if (!hasNextService())
                throw new NoSuchElementException();
            String cn = nextName;
            nextName = null;
            Class<?> c = null;
            try {
                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 {
                S p = service.cast(c.newInstance());
                providers.put(cn, p);
                return p;
            } catch (Throwable x) {
                fail(service,
                     "Provider " + cn + " could not be instantiated",
                     x);
            }
            throw new Error();          // This cannot happen
        }

        public boolean hasNext() {
            if (acc == null) {
                return hasNextService();
            } else {
                PrivilegedAction<Boolean> action = new PrivilegedAction<Boolean>() {
                    public Boolean run() { return hasNextService(); }
                };
                return AccessController.doPrivileged(action, acc);
            }
        }

        public S next() {
            if (acc == null) {
                return nextService();
            } else {
                PrivilegedAction<S> action = new PrivilegedAction<S>() {
                    public S run() { return nextService(); }
                };
                return AccessController.doPrivileged(action, acc);
            }
        }

        public void remove() {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }

    }

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五、SPI使用场景

　　jdk中数据库驱动的加载
spring中各种组件的插拔
dubbo中自定义rpc协议，序列化方式，过滤器等

六、总结

　　至此，我们分析完JDK源码中的SPI的实现(代码实现简单，没有很仔细)，发现实现简单，功能d强大，大家是否学习到了呢？我们在自己实现代码的时候，可以多考虑学习此方式，也可以给代码松耦合，提升自己的代码质量。spring和dubbo中的源码和JDK中的源码都十分相似，实现起来大同小异，大家有时间可以自己比较比较。

一、背景介绍

二、什么是SPI

三、举例说明JDK SPI的使用方式

四、JDK中ServiceLoader的源码分析

五、SPI使用场景

六、总结

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