深入淺析SPI機(jī)制在JDK與Spring?Boot中的應(yīng)用

更新時(shí)間：2023年09月07日 15:04:51 作者：磚業(yè)洋__

SPI是一種使軟件框架或庫更加模塊化、可擴(kuò)展和可維護(hù)的有效方法。通過遵循“開閉原則”，?SPI?確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性，從而滿足了不斷變化的業(yè)務(wù)需求，這篇文章主要介紹了SPI機(jī)制在JDK與Spring?Boot中的應(yīng)用,需要的朋友可以參考下

1. SPI解讀：什么是SPI?

SPI ( Service Provider Interface ) 是一種服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制，它允許第三方提供者為核心庫或主框架提供實(shí)現(xiàn)或擴(kuò)展。這種設(shè)計(jì)允許核心庫/框架在不修改自身代碼的情況下，通過第三方實(shí)現(xiàn)來增強(qiáng)功能。

1.JDK原生的SPI：

定義和發(fā)現(xiàn)： JDK 的 SPI 主要通過在 META-INF/services/ 目錄下放置特定的文件來指定哪些類實(shí)現(xiàn)了給定的服務(wù)接口。這些文件的名稱應(yīng)為接口的全限定名，內(nèi)容為實(shí)現(xiàn)該接口的全限定類名。
加載機(jī)制： ServiceLoader 類使用 Java 的類加載器機(jī)制從 META-INF/services/ 目錄下加載和實(shí)例化服務(wù)提供者。例如， ServiceLoader.load(MyServiceInterface.class) 會返回一個(gè)實(shí)現(xiàn)了 MyServiceInterface 的實(shí)例迭代器。
缺點(diǎn)： JDK 原生的 SPI 每次通過 ServiceLoader 加載時(shí)都會初始化一個(gè)新的實(shí)例，沒有實(shí)現(xiàn)類的緩存，也沒有考慮單例等高級功能。

2.Spring的SPI：

更加靈活： Spring 的 SPI 不僅僅是服務(wù)發(fā)現(xiàn)，它提供了一套完整的插件機(jī)制。例如，可以為 Spring 定義新的 PropertySource ， ApplicationContextInitializer 等。
與IoC集成：與 JDK 的 SPI 不同， Spring 的 SPI 與其 IoC ( Inversion of Control ) 容器集成，使得在 SPI 實(shí)現(xiàn)中可以利用 Spring 的全部功能，如依賴注入。
條件匹配： Spring 提供了基于條件的匹配機(jī)制，這允許在某些條件下只加載特定的 SPI 實(shí)現(xiàn)，例如，可以基于當(dāng)前運(yùn)行環(huán)境的不同來選擇加載哪個(gè)數(shù)據(jù)庫驅(qū)動。
配置： Spring 允許通過 spring.factories 文件在 META-INF 目錄下進(jìn)行配置，這與 JDK 的 SPI 很相似，但它提供了更多的功能和靈活性。

舉個(gè)類比的例子：

想象我們正在建造一個(gè)電視機(jī)， SPI 就像電視機(jī)上的一個(gè) USB 插口。這個(gè)插口可以插入各種設(shè)備（例如U盤、游戲手柄、電視棒等），但我們并不關(guān)心這些設(shè)備的內(nèi)部工作方式。這樣只需要提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的接口，其他公司（例如U盤制造商）可以為此接口提供實(shí)現(xiàn)。這樣，電視機(jī)可以在不更改自己內(nèi)部代碼的情況下使用各種新設(shè)備，而設(shè)備制造商也可以為各種電視機(jī)制造兼容的設(shè)備。

總之， SPI 是一種將接口定義與實(shí)現(xiàn)分離的設(shè)計(jì)模式，它鼓勵第三方為一個(gè)核心產(chǎn)品或框架提供插件或?qū)崿F(xiàn)，從而使核心產(chǎn)品能夠輕松地?cái)U(kuò)展功能。

2. SPI在JDK中的應(yīng)用示例

在 Java 的生態(tài)系統(tǒng)中， SPI 是一個(gè)核心概念，允許開發(fā)者提供擴(kuò)展和替代的實(shí)現(xiàn)，而核心庫或應(yīng)用不必更改，下面舉出一個(gè)例子來說明。

全部代碼和步驟如下：

步驟1：定義一個(gè)服務(wù)接口，文件名: MessageService.java

package com.example.demo.service;
public interface MessageService {
String getMessage();
}

步驟2：為服務(wù)接口提供實(shí)現(xiàn)，這里會提供兩個(gè)簡單的實(shí)現(xiàn)類。

HelloMessageService.java

package com.example.demo.service;
public class HelloMessageService implements MessageService {
@Override
public String getMessage() {
return "Hello from HelloMessageService!";
}
}

HiMessageService.java

package com.example.demo.service;
public class HiMessageService implements MessageService {
@Override
public String getMessage() {
return "Hi from HiMessageService!";
}
}

這些實(shí)現(xiàn)就像不同品牌或型號的U盤或其他 USB 設(shè)備。每個(gè)設(shè)備都有自己的功能和特性，但都遵循相同的 USB 標(biāo)準(zhǔn)。

步驟3：注冊服務(wù)提供者

在資源目錄（通常是 src/main/resources/ ）下創(chuàng)建一個(gè)名為 META-INF/services/ 的文件夾。在這個(gè)文件夾中，創(chuàng)建一個(gè)名為 com.example.demo.service.MessageService 的文件（這是我們接口的全限定名），這個(gè)文件沒有任何文件擴(kuò)展名，所以不要加上 .txt 這樣的后綴。文件的內(nèi)容應(yīng)為我們的兩個(gè)實(shí)現(xiàn)類的全限定名，每個(gè)名字占一行：

com.example.demo.service.HelloMessageService
com.example.demo.service.HiMessageService

META-INF/services/ 是 Java SPI ( Service Provider Interface ) 機(jī)制中約定俗成的特定目錄。它不是隨意選擇的，而是 SPI 規(guī)范中明確定義的。因此，當(dāng)使用 JDK 的 ServiceLoader 類來加載服務(wù)提供者時(shí)，它會特意去查找這個(gè)路徑下的文件。

請確保文件的每一行只有一個(gè)名稱，并且沒有額外的空格或隱藏的字符，文件使用 UTF-8 編碼。

步驟4：使用 ServiceLoader 加載和使用服務(wù)

package com.example.demo;
import com.example.demo.service.MessageService;
import java.util.ServiceLoader;
public class DemoApplication {
public static void main(String[] args) {
ServiceLoader<MessageService> loaders = ServiceLoader.load(MessageService.class);
for (MessageService service : loaders) {
System.out.println(service.getMessage());
}
}
}

運(yùn)行結(jié)果如下：

這說明 ServiceLoader 成功地加載了我們?yōu)?MessageService 接口提供的兩個(gè)實(shí)現(xiàn)，并且我們可以在不修改 Main 類的代碼的情況下，通過添加更多的實(shí)現(xiàn)類和更新 META-INF/services/com.example.MessageService 文件來擴(kuò)展我們的服務(wù)。

想象一下買了一臺高端的智能電視，這臺電視上有一個(gè)或多個(gè) HDMI 端口，這就是它與外部設(shè)備連接的接口。

定義服務(wù)接口：這就像電視定義了 HDMI 端口的標(biāo)準(zhǔn)。在上面的代碼中， MessageService 接口就是這個(gè)“ HDMI 端口”，定義了如何與外部設(shè)備交流。
為服務(wù)接口提供實(shí)現(xiàn)：這類似于制造商為 HDMI 接口生產(chǎn)各種設(shè)備，如游戲機(jī)、藍(lán)光播放器或流媒體棒。在代碼中， HelloMessageService 和 HiMessageService 就是這些“ HDMI 設(shè)備”。每個(gè)設(shè)備/實(shí)現(xiàn)都有其獨(dú)特的輸出，但都遵循了統(tǒng)一的 HDMI 標(biāo)準(zhǔn)（ MessageService 接口）。
注冊服務(wù)提供者：當(dāng)我們購買了一個(gè) HDMI 設(shè)備，它通常都會在包裝盒上明確標(biāo)明“適用于 HDMI ”。這就像一個(gè)標(biāo)識，告訴用戶它可以連接到任何帶有 HDMI 接口的電視。在 SPI 的例子中， META-INF/services/ 目錄和其中的文件就像這個(gè)“標(biāo)簽”，告訴 JDK 哪些類是 MessageService 的實(shí)現(xiàn)。
使用ServiceLoader加載和使用服務(wù)：當(dāng)插入一個(gè) HDMI 設(shè)備到電視上，并切換到正確的輸入頻道，電視就會顯示該設(shè)備的內(nèi)容。類似地，在代碼的這個(gè)步驟中， ServiceLoader 就像電視的輸入選擇功能，能夠發(fā)現(xiàn)和使用所有已連接的 HDMI 設(shè)備（即 MessageService 的所有實(shí)現(xiàn)）。

3. SPI在Spring框架中的應(yīng)用

Spring 官方在其文檔和源代碼中多次提到了 SPI （ Service Provider Interface ）的概念。但是，當(dāng)我們說“ Spring 的 SPI ”時(shí)，通常指的是 Spring 框架為開發(fā)者提供的一套可擴(kuò)展的接口和抽象類，開發(fā)者可以基于這些接口和抽象類實(shí)現(xiàn)自己的版本。

在 Spring 中， SPI 的概念與 Spring Boot 使用的 spring.factories 文件的機(jī)制不完全一樣，但是它們都體現(xiàn)了可插拔、可擴(kuò)展的思想。

1.Spring的SPI：

Spring 的核心框架提供了很多接口和抽象類，如 BeanPostProcessor , PropertySource , ApplicationContextInitializer 等，這些都可以看作是 Spring 的 SPI 。開發(fā)者可以實(shí)現(xiàn)這些接口來擴(kuò)展 Spring 的功能。這些接口允許開發(fā)者在 Spring 容器的生命周期的不同階段介入，實(shí)現(xiàn)自己的邏輯。 Spring

2.Boot的spring.factories機(jī)制：

spring.factories 是 Spring Boot 的一個(gè)特性，允許開發(fā)者自定義自動配置。通過 spring.factories 文件，開發(fā)者可以定義自己的自動配置類，這些類在 Spring Boot 啟動時(shí)會被自動加載。
在這種情況下， SpringFactoriesLoader 的使用，尤其是通過 spring.factories 文件來加載和實(shí)例化定義的類，可以看作是一種特定的 SPI 實(shí)現(xiàn)方式，但它特定于 Spring Boot 。

3.1 傳統(tǒng)Spring框架中的SPI思想

在傳統(tǒng)的 Spring 框架中，雖然沒有直接使用名為 "SPI" 的術(shù)語，但其核心思想仍然存在。 Spring 提供了多個(gè)擴(kuò)展點(diǎn)，其中最具代表性的就是 BeanPostProcessor 。在本節(jié)中，我們將通過一個(gè)簡單的 MessageService 接口及其實(shí)現(xiàn)來探討如何利用 Spring 的 BeanPostProcessor 擴(kuò)展點(diǎn)體現(xiàn) SPI 的思想。

提供兩個(gè)簡單的實(shí)現(xiàn)類。

HelloMessageService.java

package com.example.demo.service;
public class HelloMessageService implements MessageService {
@Override
public String getMessage() {
return "Hello from HelloMessageService!";
}
}

HiMessageService.java

package com.example.demo.service;
public class HiMessageService implements MessageService {
@Override
public String getMessage() {
return "Hi from HiMessageService!";
}
}

定義 BeanPostProcessor

import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor;
public class MessageServicePostProcessor implements BeanPostProcessor {
@Override
public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
if(bean instanceof MessageService) {
return new MessageService() {
@Override
public String getMessage() {
return ((MessageService) bean).getMessage() + " [Processed by Spring SPI]";
}
};
}
return bean;
}
@Override
public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
return bean;
}
}

修改 Spring 配置

將 MessageServicePostProcessor 添加到 Spring 配置中：

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Configuration
public class MessageServiceConfig {
@Bean
public MessageService helloMessageService() {
return new HelloMessageService();
}
@Bean
public MessageService hiMessageService() {
return new HiMessageService();
}
@Bean
public MessageServicePostProcessor messageServicePostProcessor() {
return new MessageServicePostProcessor();
}
}

執(zhí)行程序

使用之前提供的 DemoApplication 示例類：

package com.example.demo;
import com.example.demo.configuration.MessageServiceConfig;
import com.example.demo.service.MessageService;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
public class DemoApplication {
public static void main(String[] args) {
ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MessageServiceConfig.class);
MessageService helloMessageService = context.getBean("helloMessageService", MessageService.class);
MessageService hiMessageService = context.getBean("hiMessageService", MessageService.class);
System.out.println(helloMessageService.getMessage());
System.out.println(hiMessageService.getMessage());
}
}

運(yùn)行結(jié)果：

現(xiàn)在，每一個(gè) MessageService 實(shí)現(xiàn)都被 BeanPostProcessor 處理了，添加了額外的消息 “[Processed by Spring SPI]” 。這演示了 Spring 的 SPI 概念，通過 BeanPostProcessor 來擴(kuò)展或修改 Spring 容器中的 bean 。

有人可能留意到這里紅色的警告，這個(gè)之前在講 BeanPostProcessor 的時(shí)候也提到過，當(dāng) BeanPostProcessor 自身被一個(gè)或多個(gè) BeanPostProcessor 處理時(shí)，就會出現(xiàn)這種情況。簡單地說，由于 BeanPostProcessor 需要在其他 bean 之前初始化，所以某些 BeanPostProcessor 無法處理早期初始化的 bean ，包括配置類和其他 BeanPostProcessor 。解決辦法就是不要把 MessageServicePostProcessor 放在配置類初始化，在配置類刪掉，再把 MessageServicePostProcessor 加上 @Component 注解。

類比文章開頭的電視機(jī)的例子：

電視機(jī)與USB插口: 在這個(gè)新的示例中，電視機(jī)仍然是核心的 Spring 應(yīng)用程序，具體來說是 DemoApplication 類。這個(gè)核心應(yīng)用程序需要從某個(gè)服務(wù)（即 MessageService ）獲取并打印一條消息。
USB插口: 與之前一樣， MessageService 接口就是這個(gè)" USB 插口"。它為電視機(jī)提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的接口，即 getMessage() 方法，但沒有規(guī)定具體怎么實(shí)現(xiàn)。
設(shè)備制造商與他們的產(chǎn)品: 在這里，我們有兩種設(shè)備制造商或第三方提供者： HelloMessageService 和 HiMessageService 。它們?yōu)?quot; USB 插口"（即 MessageService 接口）提供了不同的設(shè)備或?qū)崿F(xiàn)。一個(gè)顯示 “Hello from HelloMessageService!” ，另一個(gè)顯示 “Hi from HiMessageService!” 。
BeanPostProcessor: 這是一個(gè)特殊的“魔法盒子”，可以將其視為一個(gè)能夠攔截并修改電視機(jī)顯示內(nèi)容的智能設(shè)備。當(dāng)插入 USB 設(shè)備（即 MessageService 的實(shí)現(xiàn)）并嘗試從中獲取消息時(shí)，這個(gè)“魔法盒子”會介入，并為每條消息添加 “[Processed by Spring SPI]” 。
Spring上下文配置: 這依然是電視機(jī)的使用說明書，但現(xiàn)在是使用了基于 Java 的配置方式，即 MessageServiceConfig 類。這個(gè)“使用說明書”指導(dǎo) Spring 容器如何創(chuàng)建并管理 MessageService 的實(shí)例，并且還指導(dǎo)它如何使用“魔法盒子”（即 MessageServicePostProcessor ）來處理消息。

總的來說，與之前的例子相比，這個(gè)新示例提供了一個(gè)更加動態(tài)的場景，其中 Spring 的 BeanPostProcessor 擴(kuò)展點(diǎn)允許我們攔截并修改 bean 的行為，就像一個(gè)能夠干預(yù)并改變電視機(jī)顯示內(nèi)容的智能設(shè)備。

3.2 Spring Boot中的SPI思想

Spring Boot 有一個(gè)與 SPI 相似的機(jī)制，但它并不完全等同于 Java 的標(biāo)準(zhǔn) SPI 。

Spring Boot 的自動配置機(jī)制主要依賴于 spring.factories 文件。這個(gè)文件可以在多個(gè) jar 中存在，并且 Spring Boot 會加載所有可見的 spring.factories 文件。我們可以在這個(gè)文件中聲明一系列的自動配置類，這樣當(dāng)滿足某些條件時(shí)，這些配置類會自動被 Spring Boot 應(yīng)用。

接下來會展示 Spring SPI 思想的好例子，但是它與 Spring Boot 緊密相關(guān)。

定義接口

package com.example.demo.service;
public interface MessageService {
String getMessage();
}

這里會提供兩個(gè)簡單的實(shí)現(xiàn)類。

HelloMessageService.java

package com.example.demo.service;
public class HelloMessageService implements MessageService {
@Override
public String getMessage() {
return "Hello from HelloMessageService!";
}
}

HiMessageService.java

package com.example.demo.service;
public class HiMessageService implements MessageService {
@Override
public String getMessage() {
return "Hi from HiMessageService!";
}
}

注冊服務(wù)

在 resources/META-INF 下創(chuàng)建一個(gè)文件名為 spring.factories 。這個(gè)文件里，可以注冊 MessageService 實(shí)現(xiàn)類。

com.example.demo.service.MessageService=com.example.demo.service.HelloMessageService,com.example.demo.service.HiMessageService

注意這里 com.example.demo.service.MessageService 是接口的全路徑，而 com.example.demo.service.HelloMessageService,com.example.demo.service.HiMessageService 是實(shí)現(xiàn)類的全路徑。如果有多個(gè)實(shí)現(xiàn)類，它們應(yīng)當(dāng)用逗號分隔。

spring.factories 文件中的條目鍵和值之間不能有換行，即 key=value 形式的結(jié)構(gòu)必須在同一行開始。但是，如果有多個(gè)值需要列出（如多個(gè)實(shí)現(xiàn)類），并且這些值是逗號分隔的，那么可以使用反斜杠（ \ ）來換行。 spring.factories 的名稱是約定俗成的。如果試圖使用一個(gè)不同的文件名，那么 Spring Boot 的自動配置機(jī)制將不會識別它。

這里 spring.factories 又可以寫為

com.example.demo.service.MessageService=com.example.demo.service.HelloMessageService,\
com.example.demo.service.HiMessageService

直接在逗號后面回車 IDEA 會自動補(bǔ)全反斜杠，保證鍵和值之間不能有換行即可。

使用 SpringFactoriesLoader 來加載服務(wù)

package com.example.demo;
import com.example.demo.service.MessageService;
import org.springframework.core.io.support.SpringFactoriesLoader;
import java.util.List;
public class DemoApplication {
public static void main(String[] args) {
List<MessageService> services = SpringFactoriesLoader.loadFactories(MessageService.class, null);
for (MessageService service : services) {
System.out.println(service.getMessage());
}
}
}

SpringFactoriesLoader.loadFactories 的第二個(gè)參數(shù)是類加載器，此處我們使用默認(rèn)的類加載器，所以傳遞 null 。

運(yùn)行結(jié)果：

這種方式利用了 Spring 的 SpringFactoriesLoader ，它允許開發(fā)者提供接口的多種實(shí)現(xiàn)，并通過 spring.factories 文件來注冊它們。這與 JDK 的 SPI 思想非常相似，只是在實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)上有所不同。這也是 Spring Boot 如何自動配置的基礎(chǔ)，它會查找各種 spring.factories 文件，根據(jù)其中定義的類來初始化和配置 bean 。

我們繼續(xù)使用電視機(jī)的例子來解釋：

電視機(jī): 這是我們的 Spring 應(yīng)用，就像 DemoApplication 。電視機(jī)是查看不同信號源或通道的設(shè)備，我們的應(yīng)用程序是為了運(yùn)行并使用不同的服務(wù)實(shí)現(xiàn)。
USB插口: 這代表我們的 MessageService 接口。 USB 插口是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的接口，它允許連接各種設(shè)備，就像 MessageService 接口允許有多種實(shí)現(xiàn)方式。
USB設(shè)備（如U盤或移動硬盤）: 這代表我們的服務(wù)實(shí)現(xiàn)，例如 HelloMessageService 和 HiMessageService 。每個(gè) USB 設(shè)備在插入電視機(jī)后都有特定的內(nèi)容或功能，這就像我們的每個(gè)服務(wù)實(shí)現(xiàn)返回不同的消息。
電視機(jī)的USB設(shè)備目錄: 這是 spring.factories 文件。當(dāng)我們將 USB 設(shè)備插入電視機(jī)時(shí)，電視機(jī)會檢查設(shè)備的信息或內(nèi)容， spring.factories 文件告訴 Spring Boot 哪些服務(wù)實(shí)現(xiàn)是可用的，就像電視機(jī)知道有哪些 USB 設(shè)備被插入。
電視機(jī)的USB掃描功能: 這就是 SpringFactoriesLoader 。當(dāng)我們要從電視機(jī)上查看 USB 內(nèi)容時(shí)，電視機(jī)會掃描并顯示內(nèi)容。同樣，當(dāng) DemoApplication 運(yùn)行時(shí)， SpringFactoriesLoader 會查找并加載在 spring.factories 文件中列出的服務(wù)實(shí)現(xiàn)。

簡化解釋:

當(dāng)插入 USB 設(shè)備到電視機(jī)，期望電視機(jī)能夠識別并顯示該設(shè)備的內(nèi)容。
在我們的例子中， USB 設(shè)備的內(nèi)容就是從 MessageService 實(shí)現(xiàn)類返回的消息。
spring.factories 文件就像電視機(jī)的內(nèi)置目錄，告訴電視機(jī)哪些 USB 設(shè)備是已知的和可以使用的。
當(dāng)我們的 DemoApplication （電視機(jī)）運(yùn)行時(shí)，它使用 SpringFactoriesLoader （ USB 掃描功能）來檢查哪些服務(wù)（ USB 設(shè)備）是可用的，并輸出相應(yīng)的消息（顯示 USB 內(nèi)容）。

總結(jié)：在這個(gè) Spring Boot 的 SPI 例子中，我們展示了核心 Spring 應(yīng)用如何自動地識別和使用 spring.factories 文件中注冊的實(shí)現(xiàn)，這與電視機(jī)自動地識別和使用所有插入的 USB 設(shè)備有相似之處。

4. SPI在JDBC驅(qū)動加載中的應(yīng)用

數(shù)據(jù)庫驅(qū)動的 SPI 主要體現(xiàn)在 JDBC 驅(qū)動的自動發(fā)現(xiàn)機(jī)制中。 JDBC 4.0 引入了一個(gè)特性，允許驅(qū)動自動注冊到 DriverManager 。這是通過使用 Java 的 SPI 來實(shí)現(xiàn)的。驅(qū)動 jar 包內(nèi)會有一個(gè) META-INF/services/java.sql.Driver 文件，此文件中包含了該驅(qū)動的 Driver 實(shí)現(xiàn)類的全類名。這樣，當(dāng)類路徑中有 JDBC 驅(qū)動的 jar 文件時(shí)， Java 應(yīng)用程序可以自動發(fā)現(xiàn)并加載 JDBC 驅(qū)動，而無需明確地加載驅(qū)動類。

這意味著任何數(shù)據(jù)庫供應(yīng)商都可以編寫其自己的 JDBC 驅(qū)動程序，只要它遵循 JDBC 驅(qū)動程序的 SPI ，它就可以被任何使用 JDBC 的 Java 應(yīng)用程序所使用。

當(dāng)我們使用 DriverManager.getConnection() 獲取數(shù)據(jù)庫連接時(shí)，背后正是利用 SPI 機(jī)制加載合適的驅(qū)動程序。

以下是 SPI 機(jī)制的具體工作方式：

1.定義服務(wù)接口：

在這里，接口已經(jīng)由 Java 平臺定義，即 java.sql.Driver 。

2.為接口提供實(shí)現(xiàn)：

各大數(shù)據(jù)庫廠商（如 Oracle , MySQL , PostgreSQL 等）為其數(shù)據(jù)庫提供了 JDBC 驅(qū)動程序，它們都實(shí)現(xiàn)了 java.sql.Driver 接口。例如， MySQL 的驅(qū)動程序中有一個(gè)類似于以下的類：

public class com.mysql.cj.jdbc.Driver implements java.sql.Driver {
// 實(shí)現(xiàn)接口方法...
}

直接上圖：

3.注冊服務(wù)提供者：

對于 MySQL 的驅(qū)動程序，可以在其 JAR 文件的 META-INF/services 目錄下找到一個(gè)名為 java.sql.Driver 的文件，文件內(nèi)容如下：

com.mysql.cj.jdbc.Driver

直接上圖：

看到這里是不是發(fā)現(xiàn)和第 2 節(jié)舉的 JDK SPI 的例子一樣？體會一下。

4.使用SPI來加載和使用服務(wù)：

當(dāng)我們調(diào)用 DriverManager.getConnection(jdbcUrl, username, password) 時(shí)， DriverManager 會使用 ServiceLoader 來查找所有已注冊的 java.sql.Driver 實(shí)現(xiàn)。然后，它會嘗試每一個(gè)驅(qū)動程序，直到找到一個(gè)可以處理給定 jdbcUrl 的驅(qū)動程序。

以下是一個(gè)簡單的示例，展示如何使用 JDBC SPI 獲取數(shù)據(jù)庫連接：

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
public class JdbcExample {
public static void main(String[] args) {
String jdbcUrl = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydatabase";
String username = "root";
String password = "password";
try {
Connection connection = DriverManager.getConnection(jdbcUrl, username, password);
System.out.println("Connected to the database!");
connection.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

在上述代碼中，我們沒有明確指定使用哪個(gè) JDBC 驅(qū)動程序，因?yàn)?DriverManager 會自動為我們選擇合適的驅(qū)動程序。

這種模塊化和插件化的機(jī)制使得我們可以輕松地為不同的數(shù)據(jù)庫切換驅(qū)動程序，只需要更改 JDBC URL 并確保相應(yīng)的驅(qū)動程序 JAR 在類路徑上即可。

在 Spring Boot 中，開發(fā)者通常不會直接與 JDBC 的 SPI 機(jī)制交互來獲取數(shù)據(jù)庫連接。 Spring Boot 的自動配置機(jī)制隱藏了許多底層細(xì)節(jié)，使得配置和使用數(shù)據(jù)庫變得更加簡單。

一般會在 application.properties 或 application.yml 中配置數(shù)據(jù)庫連接信息。

例如：

spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/mydatabase
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=password
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver

在上述步驟中， Spring Boot 的自動配置機(jī)制會根據(jù)提供的依賴和配置信息來初始化和配置 DataSource 對象，這個(gè)對象管理數(shù)據(jù)庫連接。實(shí)際上，添加 JDBC 驅(qū)動依賴時(shí)， Spring Boot 會使用 JDK 的 SPI 機(jī)制（在 JDBC 規(guī)范中應(yīng)用）來找到并加載相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫驅(qū)動。開發(fā)者雖然不直接與 JDK 的 SPI 交互，但在背后 Spring Boot 確實(shí)利用了 JDK SPI 機(jī)制來獲取數(shù)據(jù)庫連接。

5. 如何通過Spring Boot自動配置理解SPI思想

這種機(jī)制有點(diǎn)類似于 Java 的 SPI ，因?yàn)樗试S第三方庫提供一些默認(rèn)的配置。但它比 Java 的 SPI 更為強(qiáng)大和靈活，因?yàn)?Spring Boot 提供了大量的注解（如 @ConditionalOnClass 、 @ConditionalOnProperty 、 @ConditionalOnMissingBean 等）來控制自動配置類是否應(yīng)該被加載和應(yīng)用。

總的來說， Spring Boot 的 spring.factories 機(jī)制和 Java 的 SPI 在概念上是相似的，但它們在實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和用途上有所不同。

讓我們創(chuàng)建一個(gè)簡化的實(shí)際例子，假設(shè)我們要為不同的消息服務(wù)（如 SMS 和 Email ）創(chuàng)建自動配置。

MessageService接口：

package com.example.demo.service;
public interface MessageService {
void send(String message);
}

SMS服務(wù)實(shí)現(xiàn)：

package com.example.demo.service.impl;
import com.example.demo.service.MessageService;
public class SmsService implements MessageService {
@Override
public void send(String message) {
System.out.println("Sending SMS: " + message);
}
}

Email服務(wù)實(shí)現(xiàn)：

package com.example.demo.service.impl;
import com.example.demo.service.MessageService;
public class EmailService implements MessageService {
@Override
public void send(String message) {
System.out.println("Sending Email: " + message);
}
}

自動配置類：

package com.example.demo.configuration;
import com.example.demo.service.EmailService;
import com.example.demo.service.MessageService;
import com.example.demo.service.SmsService;
import org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionalOnProperty;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Configuration
public class MessageAutoConfiguration {
@Bean
@ConditionalOnProperty(name = "message.type", havingValue = "sms")
public MessageService smsService() {
return new SmsService();
}
@Bean
@ConditionalOnProperty(name = "message.type", havingValue = "email")
public MessageService emailService() {
return new EmailService();
}
}

這個(gè)類提供兩個(gè)條件性的 beans （組件），分別是 SmsService 和 EmailService 。這些 beans 的創(chuàng)建取決于 application.properties 文件中特定的屬性值。

@ConditionalOnProperty(name = “message.type”, havingValue = “sms”)

當(dāng) application.properties 或 application.yml 中定義的屬性 message.type 的值為 sms 時(shí)，此條件為 true 。此時(shí)， smsService() 方法將被調(diào)用，從而創(chuàng)建一個(gè) SmsService 的 bean 。

@ConditionalOnProperty(name = “message.type”, havingValue = “email”)

當(dāng) application.properties 或 application.yml 中定義的屬性 message.type 的值為 email 時(shí)，此條件為 true 。此時(shí)， emailService() 方法將被調(diào)用，從而創(chuàng)建一個(gè) EmailService 的 bean 。

spring.factories文件：

在 src/main/resources/META-INF 目錄下創(chuàng)建一個(gè) spring.factories 文件，內(nèi)容如下：

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
com.example.demo.configuration.MessageAutoConfiguration

application.properties文件：

message.type=sms

MessageTester組件：

package com.example.demo;
import com.example.demo.service.MessageService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import javax.annotation.PostConstruct;
@Component
public class MessageTester {
@Autowired
private MessageService messageService;
@PostConstruct
public void init() {
messageService.send("Hello World");
}
}

DemoApplication主程序：

package com.example.demo;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
@SpringBootApplication
public class DemoApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
}
}

運(yùn)行結(jié)果：

在上述例子中，我們創(chuàng)建了一個(gè) MessageService 接口和兩個(gè)實(shí)現(xiàn)（ SmsService 和 EmailService ）。然后，我們創(chuàng)建了一個(gè)自動配置類，其中包含兩個(gè) bean 定義，這兩個(gè) bean 定義分別基于 application.properties 中的屬性值條件性地創(chuàng)建。在 spring.factories 文件中，我們聲明了這個(gè)自動配置類，以便 Spring Boot 在啟動時(shí)能夠自動加載它。

在此，繼續(xù)用電視機(jī)的例子升華理解下

電視機(jī)類比

1.總體概念：

假設(shè)電視機(jī)（ TV ）是一個(gè) Java 應(yīng)用。
電視機(jī)的各種插槽，如 HDMI 、 USB 、 VGA 等，可以視為應(yīng)用中的 SPI 接口。
插入這些插槽的設(shè)備（如 DVD 播放器、游戲機(jī)、 USB 驅(qū)動器等）可以視為 SPI 的實(shí)現(xiàn)。

2.Java的SPI：

當(dāng)我們購買電視機(jī)時(shí)，不知道將會連接哪種設(shè)備，可能是 DVD 播放器，也可能是游戲機(jī)。
但是，只要這些設(shè)備遵循了插槽的標(biāo)準(zhǔn)（例如， HDMI 標(biāo)準(zhǔn)），就可以將其插入電視機(jī)并使其工作。
這就像 Java 的 SPI 機(jī)制：為了能讓多個(gè)供應(yīng)商提供實(shí)現(xiàn)， Java 定義了一個(gè)接口，供應(yīng)商提供具體的實(shí)現(xiàn)。

3.Spring Boot的自動配置：

現(xiàn)在，想象一下現(xiàn)代的智能電視。當(dāng)插入一個(gè)設(shè)備，電視機(jī)不僅可以識別它，還可能根據(jù)所連接的設(shè)備類型自動調(diào)整設(shè)置，例如選擇正確的輸入源、優(yōu)化圖像質(zhì)量等。
這就像 Spring Boot 的自動配置：當(dāng) Spring Boot 應(yīng)用啟動時(shí)，它會檢查 classpath 上的庫，并根據(jù)存在的庫自動配置應(yīng)用。
電視機(jī)的自動設(shè)置可以類比為 Spring Boot 中的 spring.factories 和各種 @Conditional …注解。它們決定在什么條件下進(jìn)行哪種配置。

4.擴(kuò)展性：

如果電視制造商想為新型的插槽或連接技術(shù)開發(fā)電視，它可以很容易地在其電視機(jī)型中添加新的插槽。
同樣地，使用 Spring Boot ，如果要為應(yīng)用添加新功能或庫，只需添加相關(guān)的依賴，然后 Spring Boot 會自動識別并配置這些新功能。

通過這種類比，電視機(jī)的插槽和自動設(shè)置功能為我們提供了一個(gè)直觀的方式來理解 Java 的 SPI 機(jī)制和 Spring Boot 的自動配置如何工作，以及它們?nèi)绾螢閼?yīng)用開發(fā)者提供便利。

6. SPI（Service Provider Interface）總結(jié)

SPI ，即服務(wù)提供者接口，是一種特定的設(shè)計(jì)模式。它允許框架或核心庫為第三方開發(fā)者提供一個(gè)預(yù)定義的接口，從而使他們能夠?yàn)榭蚣芴峁┳远x的實(shí)現(xiàn)或擴(kuò)展。

核心目標(biāo):

解耦： SPI 機(jī)制讓框架的核心與其擴(kuò)展部分保持解耦，使核心代碼不依賴于具體的實(shí)現(xiàn)。
動態(tài)加載：系統(tǒng)能夠通過特定的機(jī)制（如 Java 的 ServiceLoader ）動態(tài)地發(fā)現(xiàn)和加載所需的實(shí)現(xiàn)。
靈活性：框架用戶可以根據(jù)自己的需求選擇、更換或增加新的實(shí)現(xiàn)，而無需修改核心代碼。

可插拔：第三方提供的服務(wù)或?qū)崿F(xiàn)可以輕松地添加到或從系統(tǒng)中移除，無需更改現(xiàn)有的代碼結(jié)構(gòu)。

價(jià)值: