Java SPI的原理和实践

1. Java SPI的概念和术语

• SPI：全称是Service Provider Interface，是一种基于接口的动态扩展机制，Java SPI相当于Java里面提供了一套接口，然后第三方可以实现这个接口来完成功能的扩展。
• 简答来说，我们可以定义一个标准接口，然后第三方的库可以实现这个接口，那么，程序在运行时，会根据配置信息动态加载第三方实现的类，从而完成功能的动态扩展。
• 它是从Java 6开始引入的，是一种基于ClassLoader来发现并加载服务的机制。
• 一个标准的SPI，由3个组件构成，分别是：

1. Service - 服务接口 / 扩展接口：是一个公开的接口或抽象类，作为扩展的标准，定义了一个抽象的功能模块。
2. Service Provider - 服务实现：是Service接口的一个实现类。
3. ServiceLoader - 服务发现&加载：是SPI机制中的核心组件，对应的是JDK中的ServiceLoader类，调用它的load()方法，根据接口名称就可以找到claapath目录下的所有的扩展实现，我们就可以在运行时发现并加载ServiceProvider，负责在运行时发现并加载Service Provider。

2. Java SPI在JDBC中的应用 

JDBC，全称是Java DataBase Connectivity

• 简单来说JDBC就是使用Java语言来访问数据库的一套API
• 每个数据库厂商会提供各自的JDBC实现，这些实现就是我们通常说的"数据库驱动Driver"

JDBC的架构

最上层是Java应用程序，会调用JDBC的API，然后再映射到对应的数据库驱动，最后通过驱动去访问数据库。

如何加载数据库驱动的？

为什么Class.forName就能加载数据库驱动呢？

• 因为JDBC要求Driver实现类在类加载的时候，就需要将自身的实例对象自动注册到DriverManager中，从而加载数据库驱动。
• JDK里面定义了数据库驱动类 java.sql.Driver是一个接口，JDK并没有提供具体实现，具体实现是由第三方的数据库厂商来完成的。

看到上面这些都是硬编码的类名，一个有素养的程序员，自然而言就会想到这些类名是不是可以写到配置文件里，这样当我更换数据库驱动时，就可以不用修改代码了。

不过，这好像还是不够完美，我还需要记住不同的数据库厂商提供的Driver的类名，能不能和数据库厂商商量一下，干脆让他们把配置文件也一并提供得了，这样一来，程序员省事，数据库厂商也省事，程序员不用了解具体的驱动类名，而厂商也可以轻松升级驱动。

问题来了：如果由数据库厂商来提供配置文件，我们如何去读取它呢？

• 还记得类ClassLoader吗，它除了可以加载类之外，还提供了方法getResource() / getResources()，可以根据指定的路径，读取classpath中对应的文件。我们可以用它来读取厂商放在Jar包中的配置文件，当然我们要时间约定好配置文件的路径和格式就行。

 你还真是个天才，这套机制，我们就叫它"SPI"吧。

最终，JDBC使用Java SPI来加载数据库驱动，这样的好处就是自己只需引入所需数据库的JAR包即可。

我们来看一下SPI出现之后，我们是如何使用JDBC的？

从示例代码可以看到，程序员再也不用调用Class.forName了，而且如果需要更换数据库驱动，只需要更换驱动所依赖的Jar包即可。

3. 总结 - Java SPI的三大规范要素

1. 规范的配置文件：从文件路径、文件名称以及文件内容都有标准的要求！

• 文件路径：要求必须在Jar包中的META-INF/Services目录下
• 文件名称：Service接口的全限定名，以接口的全限定名命名配置文件
• 文件内容：Service接口的实现类(即Service Provider类)的全限定名。如果有多个实现类，那么每一个实现类在文件中单独占据一行。

我们以MySQL为例，将mysql-connect-java的Jar包解压后，可以看到目录META_INF/services下存在一个名为java.sql.Driver的配置文件，而文件内容则是MySQL的数据库驱动类。

2. Service Provider类必须具备无参的默认构造方法：

• Service接口的实现类，即Service Provider类，必须具备无参的默认构造方法。因此随后通过反射技术实例化它，是不带参数的。

3. 要保证能通过ClassLoader加载到配置文件和Service Provider类，一般来说，将Jar包放在          classpath目录中就行。

4. 总结一下Java  SPI

作用：

• 提供了一种组件发现和注册的方式，可以用于实现各种插件，或者灵活替换框架所使用的组件。

优点：

• 基于面向接口编程，优雅的实现模块之间的解耦。

设计思想：

• 面向接口 + 配置文件 + 反射技术！ 

应用场景：

• JDBC + SLF4J + Servlet容器初始化 + SpringFactoriesLoader 

5. Java SPI的设计思想与SpringBoot自动配置的核心实现

SpringBoot自动配置，即大名鼎鼎的Auto-Configuration：

• 它是指基于你引入的依赖Jar包，对SpringBoot应用进行自动配置
• 提供了自动配置功能的Jar包，通常被称为starter，例如：mybatis-spring-boot-starter等等
• Auto-Configuration机制：基于你引入的依赖Jar包，对SpringBoot应用进行自动配置，换言之，就是自动的jji将其它Jar包中的配置类注入到Spring的IOC容器当中。

 

6. SpringFactories机制