Java SPI用法案例详解

1.什么是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接口，它可以用来启用框架扩展和替换组件。 SPI的作用就是为这些被扩展的API寻找服务实现。

2.SPI和API的使用场景

    API （Application Programming Interface）在大多数情况下，都是实现方制定接口并完成对接口的实现，调用方仅仅依赖接口调用，且无权选择不同实现。 从使用人员上来说，API 直接被应用开发人员使用。

    SPI （Service Provider Interface）是调用方来制定接口规范，提供给外部来实现，调用方在调用时则选择自己需要的外部实现。  从使用人员上来说，SPI 被框架扩展人员使用。

3.SPI的简单实现

    下面我们来简单实现一个jdk的SPI的简单实现。

    首先第一步，定义一组接口：

public interface UploadCDN {
    void upload(String url);
}

   这个接口分别有两个实现：

public class QiyiCDN implements UploadCDN {  //上传爱奇艺cdn
    @Override
    public void upload(String url) {
        System.out.println("upload to qiyi cdn");
    }
}

public class ChinaNetCDN implements UploadCDN {//上传网宿cdn
    @Override
    public void upload(String url) {
        System.out.println("upload to chinaNet cdn");
    }
}

    然后需要在resources目录下新建META-INF/services目录，并且在这个目录下新建一个与上述接口的全限定名一致的文件，在这个文件中写入接口的实现类的全限定名：

    这时，通过serviceLoader加载实现类并调用：

public static void main(String[] args) {
    ServiceLoader<UploadCDN> uploadCDN = ServiceLoader.load(UploadCDN.class);
    for (UploadCDN u : uploadCDN) {
        u.upload("filePath");
    }
}

    输出如下：

     这样一个简单的spi的demo就完成了。可以看到其中最为核心的就是通过ServiceLoader这个类来加载具体的实现类的。

4. SPI原理解析

     通过上面简单的demo，可以看到最关键的实现就是ServiceLoader这个类，可以看下这个类的源码，如下：

public final class ServiceLoader<S> implements Iterable<S> {

    //扫描目录前缀
    private static final String PREFIX = "META-INF/services/";

    // 被加载的类或接口
    private final Class<S> service;

    // 用于定位、加载和实例化实现方实现的类的类加载器
    private final ClassLoader loader;

    // 上下文对象
    private final AccessControlContext acc;

    // 按照实例化的顺序缓存已经实例化的类
    private LinkedHashMap<String, S> providers = new LinkedHashMap<>();

    // 懒查找迭代器
    private java.util.ServiceLoader.LazyIterator lookupIterator;

    // 私有内部类，提供对所有的service的类的加载与实例化
    private class LazyIterator implements Iterator<S> {
        Class<S> service;
        ClassLoader loader;
        Enumeration<URL> configs = null;
        String nextName = null;

        //...
        private boolean hasNextService() {
            if (configs == null) {
                try {
                    //获取目录下所有的类
                    String fullName = PREFIX + service.getName();
                    if (loader == null)
                        configs = ClassLoader.getSystemResources(fullName);
                    else
                        configs = loader.getResources(fullName);
                } catch (IOException x) {
                    //...
                }
                //....
            }
        }

        private S nextService() {
            String cn = nextName;
            nextName = null;
            Class<?> c = null;
            try {
                //反射加载类
                c = Class.forName(cn, false, loader);
            } catch (ClassNotFoundException x) {
            }
            try {
                //实例化
                S p = service.cast(c.newInstance());
                //放进缓存
                providers.put(cn, p);
                return p;
            } catch (Throwable x) {
                //..
            }
            //..
        }
    }
}

     上面的代码只贴出了部分关键的实现，有兴趣的读者可以自己去研究，下面贴出比较直观的spi加载的主要流程供参考：

5.dubbo SPI

    dubbo作为一个高度可扩展的rpc框架，也依赖于java的spi，并且dubbo对java原生的spi机制作出了一定的扩展，使得其功能更加强大。

首先，从上面的java spi的原理中可以了解到，java的spi机制有着如下的弊端：

• 只能遍历所有的实现，并全部实例化。
• 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。
• 扩展如果依赖其他的扩展，做不到自动注入和装配。
• 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Java SPI不支持。

 dubbo的spi有如下几个概念：

    （1）扩展点：一个接口。

    （2）扩展：扩展（接口）的实现。

    （3）扩展自适应实例：其实就是一个Extension的代理，它实现了扩展点接口。在调用扩展点的接口方法时，会根据实际的参数来决定要使用哪个扩展。dubbo会根据接口中的参数，自动地决定选择哪个实现。

    （4）@SPI:该注解作用于扩展点的接口上，表明该接口是一个扩展点。

    （5）@Adaptive：@Adaptive注解用在扩展接口的方法上。表示该方法是一个自适应方法。Dubbo在为扩展点生成自适应实例时，如果方法有@Adaptive注解，会为该方法生成对应的代码。

    dubbo的spi也会从某些固定的路径下去加载配置文件，并且配置的格式与java原生的不一样，类似于property文件的格式：

     下面将基于dubbo去实现一个简单的扩展实现。首先，要实现LoadBalance这个接口，当然这个接口是被注解标注的可以扩展的：

@SPI("random")
public interface LoadBalance {
    @Adaptive({"loadbalance"})
    <T> Invoker<T> select(List<Invoker<T>> var1, URL var2, Invocation var3) throws RpcException;
}

public class DemoLoadBalance implements LoadBalance {

    @Override
    public <T> Invoker<T> select(List<Invoker<T>> invokers, URL url, Invocation invocation) throws RpcException {
        System.out.println("my demo loadBalance is used, hahahahh");
        return invokers.get(0);//选择第一个
    }
}

     然后，需要在duboo SPI的扫描目录下，添加配置文件，注意配置文件的名称要和扩展点的接口名称对应起来：

     还需要在dubbo的spring配置中显式的声明，使用上面自己实现的负载均衡策略：

<dubbo:reference id="helloService" interface="com.dubbo.spi.demo.api.IHelloService" loadbalance="demo" />

    然后，启动dubbo，调用service，就可以发现确实是使用了自定义的负载策略：

     至此，dubbo的spi的demo也完成了。

    dubbo spi的原理和jdk的实现稍有不同，大概流程如下图，具体的实现读者可以自己了解下源码。

6.总结

    关于spi的详解到此就结束了，总结下spi能带来的好处：

• 不需要改动源码就可以实现扩展，解耦。
• 实现扩展对原来的代码几乎没有侵入性。
• 只需要添加配置就可以实现扩展，符合开闭原则。

到此这篇关于Java SPI用法案例详解的文章就介绍到这了,更多相关Java SPI用法内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！