Java -- JDK中SPI机制

Posted MinggeQingchun

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Java -- JDK中SPI机制相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

SPIService Provider Interface),是JDK内置的一种服务提供发现机制,可以用来启用框架扩展和替换组件

Java SPI是一种以接口为基础,使用配置文件来加载(或称之为服务发现)的动态加载机制,主要使用JDK中 java.util.ServiceLoader 来实现

SPI是一种动态替换发现的机制,比如有个接口,想运行时动态的给它添加实现,只需要添加一个实现。我们经常遇到的就是java.sql.Driver接口,其他不同厂商可以针对同一接口做出不同的实现,mysql和SQLServer,Oracle,Postgresql 等都有不同的实现提供给用户,而Java的SPI机制可以为某个接口寻找服务实

一、SPI使用

使用SPI比较简单,只需要按照以下几个步骤

1、创建一个接口

2、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(SPI的实现类必须带一个无参构造方法)

3、以接口的全路径做为名称,创建文件(注意不要带文件格式后缀)

4、在文件中写入实现类的全路径

5、在代码中调用ServiceLoader.load(接口.class)获取迭代器

6、遍历迭代器即可获取对应实现类的实例,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

如 MySQL驱动类

java.sql.Driver文件全部内容

public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver 
    public Driver() throws SQLException 
    

    static 
        try 
            DriverManager.registerDriver(new Driver());
         catch (SQLException var1) 
            throw new RuntimeException("Can't register driver!");
        
    

触发顺序为:

1、DriverManager在静态块中执行方法loadInitialDrivers()

2、loadInitialDrivers()中会有地方调用ServiceLoader.load(Driver.class)

3、触发hasNext()时,由于com.mysql.jdbc.Driver被ClassLoder扫到于是执行静态块,实例化一个自己并注册到DriverManager

二、SPI加载过程

ServiceLoader位于java.util.ServiceLoader,所以这个类是会被启动类加载器所加载

1、首先找到ServiceLoader中的静态方法:load()

根据类加载的原理:如果一个类由类加载器A加载,那么这个类的依赖类也会被类加载器A加载(前提是这个依赖类尚未被加载过) 

执行ServiceLoader.load(Driver.class),如果不使用线程上下文类加载器来打破双亲委托模型,那么该方法的关联类也会被启动类加载器加载

public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service) 
    ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
    return ServiceLoader.load(service, cl);

(1)初始化了一个:ServiceLoader对象,new ServiceLoader<>(service, loader)

(2)执行reload()

(3)new LazyIterator(service, loader) 

2、new了一个ServiceLoader的实例,并执行reload();调用另一个重载的load方法去加载Driver(即所谓的Service)

private ServiceLoader(Class<S> 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;
    // 实例化中reload
    reload();

3、在reload中创建了一个懒加载迭代器

public void reload() 
    providers.clear();
    // 懒加载迭代器
    lookupIterator = new LazyIterator(service, loader);

4、当这个迭代器被调用hasNext时,跟着代码走下去,会发现有个PREFIX

// 迭代方法
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);
    


private boolean hasNextService() 
    if (nextName != null) 
        return true;
    
    if (configs == null) 
        try 
            // 由PREFIX + name获取了文件全路径
            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;

5、指向了相对路径下的META-INF/services/

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

6、在Iterator遍历时,通过PREFIX + service.getName(),使用ClassLoader.getSystemResources(fullName)获取了配置里的内容,然后通过读文件的方式加载到自己的缓存,然后再调用迭代器的next()时,就会将其实例化

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);
    


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 
        // 实例化
        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

三、JDK-SPI缺点

1、需要遍历所有的实现,并实例化,然后我们在循环中才能找到我们需要的实现。

2、配置文件中只是简单的列出了所有的扩展实现,而没有给他们命名。导致在程序中很难去准确的引用它们

3、扩展如果依赖其他的扩展,做不到自动注入和装配

4、不提供类似于Spring的IOC和AOP功能

5、扩展很难和其他的框架集成,比如扩展里面依赖了一个Spring bean,原生的JDK SPI不支持

四、SPI 和 API 区别

API

API(Application Programming Interface)的主要作用在于为调用方提供某个功能实现的调用入口,调用方不需关心该API的实现方式如何,它只需知道API可以提供特定的服务功能即可,具体实现由实现方负责。API提供特定的功能接口,以供调用;一般被应用开发人员使用,由实现方实现

SPI

SPI(Service Provider Interface)主要作用在于为同一服务的提供不同实现的替换机制,服务可以由第三方提供实现,也可以由调用方提供实现。SPI提供特定的功能接口,以供实现;一般被框架开发人员使用,调用方与实现方都可提供SPI的实现

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