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Java中SPI的一些理解

 更新時(shí)間：2020年12月07日 09:00:36   作者：紀(jì)莫  
這篇文章主要介紹了Java中SPI的一些理解，幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)Java的相關(guān)知識(shí)，感興趣的朋友可以了解下

前言

最近在面試的時(shí)候被問到SPI了，沒回答上來，主要也是自己的原因，把自己給帶溝里去了，因?yàn)橹v到了類加載器的雙親委派模型，后面就被問到了有哪些是破壞了雙親委派模型的場景，然后我就說到了SPI，JNDI，以及JDK9的模塊化都破壞了雙親委派。
然后就被問，那你說說對Java中的SPI的理解吧。然后我就一臉懵逼了，之前只是知道它會(huì)破壞雙親委派，也知道是個(gè)怎么回事，但是并沒有深入了解，那么這次我就好好的來總結(jié)一下這個(gè)知識(shí)吧。

什么是SPI

SPI全稱Service Provider Interface，字面意思是提供服務(wù)的接口，再解釋詳細(xì)一下就是Java提供的一套用來被第三方實(shí)現(xiàn)或擴(kuò)展的接口，實(shí)現(xiàn)了接口的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，讓第三方的實(shí)現(xiàn)類能像插件一樣嵌入到系統(tǒng)中。

咦。。。
這個(gè)解釋感覺還是有點(diǎn)繞口。
那就說一下它的本質(zhì)。

將接口的實(shí)現(xiàn)類的全限定名配置在文件中（文件名是接口的全限定名），由服務(wù)加載器讀取配置文件，加載實(shí)現(xiàn)類。實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)為接口替換實(shí)現(xiàn)類。

SPI示例

還是舉例說明吧。
我們創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，然后創(chuàng)建一個(gè)module叫spi-interface。

在這個(gè)module中我們定義一個(gè)接口：

/**
 * @author jimoer
 **/
public interface SpiInterfaceService {

  /**
   * 打印參數(shù)
   * @param parameter 參數(shù)
   */
  void printParameter(String parameter);
}

再定義一個(gè)module，名字叫spi-service-one，pom.xml中依賴spi-interface。
在spi-service-one中定義一個(gè)實(shí)現(xiàn)類，實(shí)現(xiàn)SpiInterfaceService 接口。

package com.jimoer.spi.service.one;
import com.jimoer.spi.app.SpiInterfaceService;

/**
 * @author jimoer
 **/
public class SpiOneService implements SpiInterfaceService {
  /**
   * 打印參數(shù)
   *
   * @param parameter 參數(shù)
   */
  @Override
  public void printParameter(String parameter) {
    System.out.println("我是SpiOneService:"+parameter);
  }
}

然后再spi-service-one的resources目錄下創(chuàng)建目錄META-INF/services，在此目錄下創(chuàng)建一個(gè)文件名稱為SpiInterfaceService接口的全限定名稱，文件內(nèi)容寫入SpiOneService這個(gè)實(shí)現(xiàn)類的全限定名稱。
效果如下：

再創(chuàng)建一個(gè)module，名稱為：spi-service-one，也是依賴spi-interface，并且定義一個(gè)實(shí)現(xiàn)類SpiTwoService 來實(shí)現(xiàn)SpiInterfaceService 接口。

package com.jimoer.spi.service.two;
import com.jimoer.spi.app.SpiInterfaceService;
/**
 * @author jimoer
 **/
public class SpiTwoService implements SpiInterfaceService {
  /**
   * 打印參數(shù)
   *
   * @param parameter 參數(shù)
   */
  @Override
  public void printParameter(String parameter) {
    System.out.println("我是SpiTwoService:"+parameter);
  }
}

目錄結(jié)構(gòu)如下：

下面再創(chuàng)建一個(gè)用來測試的module，名為：spi-app。

pom.xml中依賴spi-service-one和spi-service-two

<dependencies>
  <dependency>
    <groupId>com.jimoer.spi</groupId>
    <artifactId>spi-service-one</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
  </dependency>
  <dependency>
    <groupId>com.jimoer.spi</groupId>
    <artifactId>spi-service-two</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
  </dependency>
</dependencies>

創(chuàng)建測試類

/**
 * @author jimoer
 **/
public class SpiService {

  public static void main(String[] args) {

    ServiceLoader<SpiInterfaceService> spiInterfaceServices = ServiceLoader.load(SpiInterfaceService.class);
    Iterator<SpiInterfaceService> iterator = spiInterfaceServices.iterator();
    while (iterator.hasNext()){
      SpiInterfaceService sip = iterator.next();
      sip.printParameter("參數(shù)");
    }
  }
}

執(zhí)行結(jié)果：

我是SpiTwoService:參數(shù)
我是SpiOneService:參數(shù)

通過運(yùn)行結(jié)果我們可以看到，已經(jīng)將SpiInterfaceService接口的所有實(shí)現(xiàn)都加載到了當(dāng)前項(xiàng)目中，并且執(zhí)行了調(diào)用。

這整個(gè)代碼結(jié)構(gòu)我們可以看出SPI機(jī)制將模塊的裝配放到了程序外面，就是說，接口的實(shí)現(xiàn)可以在程序外面，只需要在使用的時(shí)候指定具體的實(shí)現(xiàn)。并且動(dòng)態(tài)的加載到自己的項(xiàng)目中。
SPI機(jī)制的主要目的：
一是為了解耦，將接口和具體實(shí)現(xiàn)分離開來；
二是提高框架的擴(kuò)展性。以前寫程序的時(shí)候，接口和實(shí)現(xiàn)都寫在一起，調(diào)用方在使用的時(shí)候依賴接口來進(jìn)行調(diào)用，無權(quán)選擇使用具體的實(shí)現(xiàn)類。

SPI的實(shí)現(xiàn)

那么我們來看一下SPI具體是如何實(shí)現(xiàn)的呢？
通過上面的例子，我們可以看到，SPI機(jī)制的核心代碼是下面這段：

ServiceLoader<SpiInterfaceService> spiInterfaceServices = ServiceLoader.load(SpiInterfaceService.class);

那么我們來看一下ServiceLoader.load()方法的源碼：

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

看到Thread.currentThread().getContextClassLoader()；我就明白是怎么回事了，這個(gè)就是線程上下文類加載器，因?yàn)榫€程上下文類加載器就是為了做類加載雙親委派模型的逆序而創(chuàng)建的。

使用這個(gè)線程上下文類加載器去加載所需的SPI服務(wù)代碼，這是一種父類加載器去請求子類加載器完成類加載的行為，這種行為實(shí)際上是打通了，雙親委派模型的層次結(jié)構(gòu)來逆向使用類加載器，已經(jīng)違背了雙親委派模型的一般性原則，但也是無可奈何的事情。
《深入理解Java虛擬機(jī)（第三版）》

雖然知道了它是破壞雙親委派的了，但是具體實(shí)現(xiàn)，還是需要具體往下看的。

在ServiceLoader里找到具體實(shí)現(xiàn)hasNext()的方法了，那么繼續(xù)來看這個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)。

hasNext()方法又主要調(diào)用了hasNextService()方法。

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

private boolean hasNextService() {
   if (nextName != null) {
     return true;
   }
   if (configs == null) {
     try {
     	// 固定路徑+接口全限定名稱
       String fullName = PREFIX + service.getName();
       // 如果當(dāng)前線程上下文類加載器為空，會(huì)用父類加載器（默認(rèn)是應(yīng)用程序類加載器）
       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());
   }
   // 后面next()方法中判斷當(dāng)前類是否已經(jīng)出現(xiàn)化的時(shí)候要用
   nextName = pending.next();
   return true;
 }

主要就是去加載META-INF/services/路徑下的接口全限定名稱的文件然后去里面找到實(shí)現(xiàn)類的類路徑將實(shí)現(xiàn)類進(jìn)行類加載。

繼續(xù)看迭代器是如何取出每一個(gè)實(shí)現(xiàn)對象的。那就要看ServiceLoader中實(shí)現(xiàn)了迭代器的next()方法了。

next()方法主要是nextService()實(shí)現(xiàn)的，那么繼續(xù)看nextService()方法。

private S nextService() {
   if (!hasNextService())
     throw new NoSuchElementException();
   String cn = nextName;
   nextName = null;
   Class<?> c = null;
   try {
   // 直接加載類，無需初始化（因?yàn)樯厦鎕asNext()已經(jīng)初始化了）。
     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 {
   	// 將加載好的類實(shí)例化出對象。
     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
 }

看到這里就可以明白了，是如何創(chuàng)建出對象的了。先在hasNext()將接口的實(shí)現(xiàn)類進(jìn)行加載并判斷是否存在接口的實(shí)現(xiàn)類，然后在next()方法中將實(shí)現(xiàn)類進(jìn)實(shí)例化。

Java中使用SPI機(jī)制的功能其實(shí)有很多，像JDBC、JNDI、以及Spring中也有使用，甚至RPC框架（Dubbo）中也有使用SPI機(jī)制來實(shí)現(xiàn)功能。

以上就是Java中SPI的一些理解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java SPI的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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