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Java深入講解SPI的使用

 更新時(shí)間:2022年06月16日 08:58:50   作者:hi wei  
SPI英文全稱為Service Provider Interface,顧名思義,服務(wù)提供者接口,它是jdk提供給“服務(wù)提供廠商”或者“插件開發(fā)者”使用的接口

什么是Java SPI

    SPI的全名為:Service Provider Interface。在java.util.ServiceLoader的文檔里有比較詳細(xì)的介紹。簡(jiǎn)單的總結(jié)下 Java SPI 機(jī)制的思想。我們系統(tǒng)里抽象的各個(gè)模塊,往往有很多不同的實(shí)現(xiàn)方案,比如日志模塊的方案,xml解析模塊、jdbc模塊的方案等。面向的對(duì)象的設(shè)計(jì)里,我們一般推薦模塊之間基于接口編程,模塊之間不對(duì)實(shí)現(xiàn)類進(jìn)行硬編碼。一旦代碼里涉及具體的實(shí)現(xiàn)類,就違反了可拔插的原則,如果需要替換一種實(shí)現(xiàn),就需要修改代碼。為了實(shí)現(xiàn)在模塊裝配的時(shí)候能不在程序里動(dòng)態(tài)指明,這就需要一種服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制。

    Java SPI 就是提供這樣的一個(gè)機(jī)制:為某個(gè)接口尋找服務(wù)實(shí)現(xiàn)的機(jī)制。有點(diǎn)類似IOC的思想,就是將裝配的控制權(quán)移到程序之外,在模塊化設(shè)計(jì)中這個(gè)機(jī)制尤其重要Java SPI 的具體約定為:當(dāng)服務(wù)的提供者,提供了服務(wù)接口的一種實(shí)現(xiàn)之后,在jar包的META-INF/services/目錄里同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)以服務(wù)接口命名的文件。該文件里就是實(shí)現(xiàn)該服務(wù)接口的具體實(shí)現(xiàn)類。而當(dāng)外部程序裝配這個(gè)模塊的時(shí)候,就能通過該jar包META-INF/services/里的配置文件找到具體的實(shí)現(xiàn)類名,并裝載實(shí)例化,完成模塊的注入?;谶@樣一個(gè)約定就能很好的找到服務(wù)接口的實(shí)現(xiàn)類,而不需要再代碼里制定。jdk提供服務(wù)實(shí)現(xiàn)查找的一個(gè)工具類:java.util.ServiceLoader。

Java SPI使用demo

定義一個(gè)接口:

package com.hiwei.spi.demo;
public interface Animal {
    void speak();
}

創(chuàng)建兩個(gè)實(shí)現(xiàn)類:

package com.hiwei.spi.demo;
public class Cat implements Animal {
    @Override
    public void speak() {
        System.out.println("喵喵喵!");
    }
}
package com.hiwei.spi.demo;
public class Dog implements Animal {
    @Override
    public void speak() {
        System.out.println("汪汪汪!");
    }
}

在resources目錄下創(chuàng)建META-INF/services目錄:

創(chuàng)建以接口類路徑命名的文件,文件中添加實(shí)現(xiàn)類路徑:

com.hiwei.spi.demo.Cat
com.hiwei.spi.demo.Dog

使用

package com.hiwei.spi;
import com.hiwei.spi.demo.Animal;
import java.sql.SQLException;
import java.util.ServiceLoader;
public class SpiDemoApplication {
    public static void main(String[] args){
    	//會(huì)根據(jù)文件找到對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)類
        ServiceLoader<Animal> load = ServiceLoader.load(Animal.class);
        //執(zhí)行實(shí)現(xiàn)類方法
        for (Animal animal : load) {
            animal.speak();
        }
    }
}

執(zhí)行結(jié)果:

上面我們可以看到j(luò)ava spi會(huì)幫助我們找到接口實(shí)現(xiàn)類。那么實(shí)際生產(chǎn)中怎么使用呢? 將上面的代碼打成jar,然后在其它項(xiàng)目中引入,同樣的目錄下創(chuàng)建文件,并寫上自己實(shí)現(xiàn)類的路徑:

本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)類:

package com.example.demo;
import com.hiwei.spi.demo.Animal;
public class Pig implements Animal {
    @Override
    public void speak() {
        System.out.println("哼哼哼!");
    }
}

代碼中,我們調(diào)用jar中的main方法:

package com.example.demo;
import com.hiwei.spi.SpiDemoApplication;
public class DemoApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpiDemoApplication.main(args);
    }
}

執(zhí)行結(jié)果:

可以看見自定義的實(shí)現(xiàn)類也被執(zhí)行了。在實(shí)際生產(chǎn)中,我們就可以使用java spi面向接口編程,實(shí)現(xiàn)可插拔。

SPI在JDBC中的應(yīng)用

以最新的mysql-connector-java-8.0.27.jar為例

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/mysql/mysql-connector-java -->
<dependency>
    <groupId>mysql</groupId>
    <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
    <version>8.0.27</version>
</dependency>

在使用JDBC連接數(shù)據(jù)庫時(shí),只需要使用:

DriverManager.getConnection("url", "username", "password");

DriverManager有靜態(tài)方法:

    static {
        loadInitialDrivers();
        println("JDBC DriverManager initialized");
    }

看下loadInitialDrivers()方法,其中有:

AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
            public Void run() {
				//獲取Driver.class的實(shí)現(xiàn)類
                ServiceLoader<Driver> loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class);
                Iterator<Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator();

                /* Load these drivers, so that they can be instantiated.
                 * It may be the case that the driver class may not be there
                 * i.e. there may be a packaged driver with the service class
                 * as implementation of java.sql.Driver but the actual class
                 * may be missing. In that case a java.util.ServiceConfigurationError
                 * will be thrown at runtime by the VM trying to locate
                 * and load the service.
                 *
                 * Adding a try catch block to catch those runtime errors
                 * if driver not available in classpath but it's
                 * packaged as service and that service is there in classpath.
                 */
                try{
                    while(driversIterator.hasNext()) {
                        driversIterator.next();
                    }
                } catch(Throwable t) {
                // Do nothing
                }
                return null;
            }
        });

可以看見,會(huì)根據(jù)java spi獲取Driver.class的實(shí)現(xiàn)類,可以在mysql-connector-java-8.0.27.jar下面看到,定義的文件:

程序會(huì)根據(jù)文件找到對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)類,并連接數(shù)據(jù)庫。

SPI在sharding-jdbc中的應(yīng)用

    sharding-jdbc是一款用于分庫分表的中間件,在數(shù)據(jù)庫分布式場(chǎng)景中,對(duì)于主鍵生成要保證唯一性,主鍵生成策略有很多種實(shí)現(xiàn)。sharding-jsbc在主鍵生成上就使用了SPI進(jìn)行擴(kuò)展。

下面看下sharding-jdbc源碼在主鍵生成上是怎么應(yīng)用的: 源碼中的 ShardingRule.class主要封裝分庫分表的策略規(guī)則,包括主鍵生成。看下createDefaultKeyGenerator方法:

//生成默認(rèn)主鍵生成策略
private ShardingKeyGenerator createDefaultKeyGenerator(final KeyGeneratorConfiguration keyGeneratorConfiguration) {
     //SPI服務(wù)發(fā)現(xiàn)
     ShardingKeyGeneratorServiceLoader serviceLoader = new ShardingKeyGeneratorServiceLoader();
     return containsKeyGeneratorConfiguration(keyGeneratorConfiguration)
             ? serviceLoader.newService(keyGeneratorConfiguration.getType(), keyGeneratorConfiguration.getProperties()) : 					serviceLoader.newService();
    }

繼續(xù)看ShardingKeyGeneratorServiceLoader(),有靜態(tài)代碼塊注冊(cè):

    static {
        //SPI: 加載主鍵生成策略
        NewInstanceServiceLoader.register(ShardingKeyGenerator.class);
    }

看下register方法:

    public static <T> void register(final Class<T> service) {
    	//服務(wù)發(fā)現(xiàn)
        for (T each : ServiceLoader.load(service)) {
            registerServiceClass(service, each);
        }
    }

看到這,真相大白,就是應(yīng)用java spi機(jī)制。

我們?cè)倏聪聄esources目錄下:

可以看到有對(duì)應(yīng)接口命名的文件,文件內(nèi)容:

有兩個(gè)實(shí)現(xiàn),分別是雪花算法和UUID,這也對(duì)應(yīng)了sharding-jdbc的提供的兩種生成策略。我們?cè)谑褂胹harding-jdbc時(shí),也可以自定義策略,便于擴(kuò)展。 sharding-jdbc對(duì)于SPI的使用點(diǎn)還有很多,這里就不一一列舉了。對(duì)于SPI機(jī)制,我們?cè)诠ぷ髦幸部梢詫?shí)際應(yīng)用,提升程序的可擴(kuò)展性。

擴(kuò)展

以上是Java SPI的解析。其實(shí)SPI機(jī)制在很多地方都有用到,只是以不同的形式應(yīng)用,具體的實(shí)現(xiàn)略有不同。例如dubbo中也有類似的spi機(jī)制;springboot的自動(dòng)裝配,也使用了spi機(jī)制:

springboot自動(dòng)裝配:

定義文件:

文件中聲明需要發(fā)現(xiàn)的類:

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
com.hiwei.valve.ValveAutoConfiguration

springboot的掃描文件,裝配對(duì)應(yīng)的類:

	private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(ClassLoader classLoader) {
		Map<String, List<String>> result = cache.get(classLoader);
		if (result != null) {
			return result;
		}
		result = new HashMap<>();
		try {
			//加載文件中的類
			Enumeration<URL> urls = classLoader.getResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION);
			while (urls.hasMoreElements()) {
				URL url = urls.nextElement();
				UrlResource resource = new UrlResource(url);
				Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
				for (Map.Entry<?, ?> entry : properties.entrySet()) {
					String factoryTypeName = ((String) entry.getKey()).trim();
					String[] factoryImplementationNames =
							StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String) entry.getValue());
					for (String factoryImplementationName : factoryImplementationNames) {
						result.computeIfAbsent(factoryTypeName, key -> new ArrayList<>())
								.add(factoryImplementationName.trim());
					}
				}
			}
			// Replace all lists with unmodifiable lists containing unique elements
			result.replaceAll((factoryType, implementations) -> implementations.stream().distinct()
					.collect(Collectors.collectingAndThen(Collectors.toList(), Collections::unmodifiableList)));
			cache.put(classLoader, result);
		}
		catch (IOException ex) {
			throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [" +
					FACTORIES_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
		}
		return result;
	}

FACTORIES_RESOURCE_LOCATION的值:

SPI在Java開發(fā)中是個(gè)很重要的設(shè)計(jì),所以我們一定要熟練掌握。

到此這篇關(guān)于Java深入講解SPI的使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java SPI內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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