JDK和Spring中SPI的实现原理和区别

SPI 简介

service provider interface JDK内置的中服务发现机制

一种动态替换发现的机制

此图使用（https://www.jianshu.com/p/46aa69643c97）作者画的

使用方式

实现方式：

• 写service 具体对外提供的接口

public interface DriverService {
    String getName();
}

• 具体的实现，继承对应的接口

public class JavaDriverImpl implements DriverService {
    @Override
    public String getName() {
        return "java implement";
    }
}

• 编写META-INF/service 具体的实现类 包名+类名

com.chengjue.spi.JavaDriverImpl

• 编译jar包对外提供服务

使用方：

• 引用相关依赖 jar包
• 使用ServiceLoader加载使用

 public static void main(String[] args) {
        ServiceLoader serviceLoader = ServiceLoader.load(DriverService.class);
        for (DriverService driverService: serviceLoader){
            System.out.println(driverService.getName());
        }
    }

实现原理

我们使用的时候都是使用的ServiceLoader加载服务，下面来看下ServiceLoader是具体怎么实现的

ServiceLoader是JDK提供的一个util，在java.uyil包下

我们可以看到他的介绍A simple service-provider loading facility.用来加载服务的

public final class ServiceLoader implements Iterable

我们可以看到他是一个final类型的，不可以被继承修改，同时实现了Iterable接口，方便我们使用迭代器取出所有的实现类

接下来我们可以看到一个熟悉的常量,这个就是我们在前面定义实现类的路径

private static final String PREFIX = "META-INF/services/";

下面便是load方法的具体实现

  public static  ServiceLoader load(Class service) {
        ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
        return ServiceLoader.load(service, cl);
    }

  public static  ServiceLoader load(Class service,
                                            ClassLoader loader)
    {
        return new ServiceLoader<>(service, loader);
    }

  private ServiceLoader(Class svc, ClassLoader cl) {
        service = Objects.requireNonNull(svc, "Service interface cannot be null");
        loader = (cl == null) ? ClassLoader.getSystemClassLoader() : cl;
        acc = (System.getSecurityManager() != null) ? AccessController.getContext() : null;
        reload();
    }

  public void reload() {
        providers.clear();
        lookupIterator = new LazyIterator(service, loader);
    }

上面的代码我是根据调用顺序贴出来的，方便阅读

通过跟踪代码发现，在reload方法中具体是通过一个内部类LazyIterator实现的。接下来我们去看LazyIterator的构造方法传入 Class 和ClassLoader。

下面是ServiceLoader的iterator方法实现，这边会去new一个Iterator，首先在ServiceLoader中有一个provider的缓存，每次操作的时候都会先去缓存中查找，否则采取LazyIterator中去查找。

public Iterator iterator() {
        return new Iterator() {

            Iterator> knownProviders
                = providers.entrySet().iterator();

            public boolean hasNext() {
                if (knownProviders.hasNext())
                    return true;
                return lookupIterator.hasNext();
            }

            public S next() {
                if (knownProviders.hasNext())
                    return knownProviders.next().getValue();
                return lookupIterator.next();
            }

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

        };
    }

下面是LazyIterator的具体处理

 public boolean hasNext() {
            if (acc == null) {
                return hasNextService();
            } else {
                PrivilegedAction action = new PrivilegedAction() {
                    public Boolean run() { return hasNextService(); }
                };
                return AccessController.doPrivileged(action, acc);
            }
        }
   private boolean hasNextService() {
            if (nextName != null) {
                return true;
            }
            if (configs == null) {
                try {
                    //通过PREFIX（META-INF/services/）和类名 获取对应的配置文件，得到具体的实现类
                    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;
        }


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

         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
        }

总结

通过上面的代码学习，发现其实它根本还是通过反射的方式获取具体的实现类的实例，我们只是通过SPI定义的方式，将要暴露对外使用的具体实现在META-INF/services/文件下声明而已。所以对于反射的掌握还是很重要的，无论是spring还是其他的一些框架中经常可以看到反射的使用

在现有框架中的使用

其实了解SPI机制是因为最近看SpringBoot代码的时候发现的，我们知道在SprngBoot中好多的配置和实现都有默认的实现，我们只需要修改部分配置，比如数据库配置，我们只要在配置文件中写上对应的url，username，password就可以使用了。其实他这边用的就是SPI的方式实现的

不过Spring使用的只是和JDK中的原理相同而已。

• JDK使用的工具类是ServiceLoader
• Spring中使用的类是SpringFactoriesLoader，在org.springframework.core.io.support包中

区别：

• 文件路径不同 spring配置放在 META-INF/spring.factories中

• 具体的实现步骤不一样，不过原理相同，都是使用的反射机制

Spring中实现

public static  List loadFactories(Class factoryClass, @Nullable ClassLoader classLoader) {
		Assert.notNull(factoryClass, "'factoryClass' must not be null");
		ClassLoader classLoaderToUse = classLoader;
		if (classLoaderToUse == null) {
			classLoaderToUse = SpringFactoriesLoader.class.getClassLoader();
		}
		List factoryNames = loadFactoryNames(factoryClass, classLoaderToUse);
		if (logger.isTraceEnabled()) {
			logger.trace("Loaded [" + factoryClass.getName() + "] names: " + factoryNames);
		}
		List result = new ArrayList<>(factoryNames.size());
		for (String factoryName : factoryNames) {
			result.add(instantiateFactory(factoryName, factoryClass, classLoaderToUse));
		}
		AnnotationAwareOrderComparator.sort(result);
		return result;
	}

学习就是这样，举一反三，如果JDK中的SPI原理搞明白了，再去看Spring中相关的实现就会比较容易理解

 

https://zhuanlan.zhihu.com/p/28909673

https://blog.csdn.net/shang_xs/article/details/86560691

https://blog.csdn.net/shang_xs/article/details/86560469

https://blog.csdn.net/shang_xs/article/details/86560469#t0