高階開發必須理解的Java中SPI機制
本文通過探析JDK提供的，在開源專案中比較常用的Java SPI機制，希望給大家在實際開發實踐、學習開源專案提供參考。
一、SPI是什麼
SPI全稱Service Provider Interface，是Java提供的一套用來被第三方實現或者擴充套件的API，它可以用來啟用框架擴充套件和替換元件。
整體機制圖如下：
Java SPI 實際上是“基於介面的程式設計＋策略模式＋配置檔案”組合實現的動態載入機制。
系統設計的各個抽象，往往有很多不同的實現方案，在面向的物件的設計裡，一般推薦模組之間基於介面程式設計，模組之間不對實現類進行硬編碼。
一旦程式碼裡涉及具體的實現類，就違反了可拔插的原則，如果需要替換一種實現，就需要修改程式碼。為了實現在模組裝配的時候能不在程式裡動態指明，這就需要一種服務發現機制。
Java SPI就是提供這樣的一個機制：為某個介面尋找服務實現的機制。有點類似IOC/">IOC的思想，就是將裝配的控制權移到程式之外，在模組化設計中這個機制尤其重要。所以SPI的核心思想就是解耦。
二、使用場景
概括地說，適用於：呼叫者根據實際使用需要，啟用、擴充套件、或者替換框架的實現策略
比較常見的例子：
-
資料庫驅動載入介面實現類的載入
JDBC載入不同型別資料庫的驅動
-
日誌門面介面實現類載入
SLF4J載入不同提供商的日誌實現類
-
Spring中大量使用了SPI,比如：對servlet3.0規範對ServletContainerInitializer的實現、自動型別轉換Type Conversion SPI(Converter SPI、Formatter SPI)等
-
Dubbo中也大量使用SPI的方式實現框架的擴充套件, 不過它對Java提供的原生SPI做了封裝，允許使用者擴充套件實現Filter介面
三、使用介紹
要使用Java SPI，需要遵循如下約定：
-
1、當服務提供者提供了介面的一種具體實現後，在jar包的META-INF/services目錄下建立一個以“介面全限定名”為命名的檔案，內容為實現類的全限定名；
-
2、介面實現類所在的jar包放在主程式的classpath中；
-
3、主程式通過java.util.ServiceLoder動態裝載實現模組，它通過掃描META-INF/services目錄下的配置檔案找到實現類的全限定名，把類載入到JVM；
-
4、SPI的實現類必須攜帶一個不帶引數的構造方法；
四、示例程式碼
步驟1 ：定義一組介面 (假設是org.foo.demo.IShout)，並寫出介面的一個或多個實現，(假設是org.foo.demo.animal.Dog、org.foo.demo.animal.Cat)。
步驟2 ：在 src/main/resources/ 下建立 /META-INF/services 目錄， 新增一個以介面命名的檔案 (org.foo.demo.IShout檔案)，內容是要應用的實現類（這裡是org.foo.demo.animal.Dog和org.foo.demo.animal.Cat，每行一個類）。
步驟3 ：使用 ServiceLoader 來載入配置檔案中指定的實現。
程式碼輸出：
五、原理解析
首先看ServiceLoader類的簽名類的成員變數：
參考具體原始碼，梳理了一下，實現的流程如下：
應用程式呼叫ServiceLoader.load方法
ServiceLoader.load方法內先建立一個新的ServiceLoader，並例項化該類中的成員變數，包括：
-
loader(ClassLoader型別，類載入器)
-
acc(AccessControlContext型別，訪問控制器)
-
providers(LinkedHashMap型別，用於快取載入成功的類),s>
-
lookupIterator(實現迭代器功能)
應用程式通過迭代器介面獲取物件例項
ServiceLoader先判斷成員變數providers物件中(LinkedHashMap型別)是否有快取例項物件，如果有快取，直接返回。
如果沒有快取，執行類的裝載：
,s>
-
讀取META-INF/services/下的配置檔案，獲得所有能被例項化的類的名稱
-
通過反射方法Class.forName()載入類物件，並用instance()方法將類例項化
-
把例項化後的類快取到providers物件中(LinkedHashMap型別）
然後返回例項物件。,s>
六、總結
優點 ：
使用Java SPI機制的優勢是實現解耦，使得第三方服務模組的裝配控制的邏輯與呼叫者的業務程式碼分離，而不是耦合在一起。應用程式可以根據實際業務情況啟用框架擴充套件或替換框架元件。
缺點 ：
-
雖然ServiceLoader也算是使用的延遲載入，但是基本只能通過遍歷全部獲取，也就是介面的實現類全部載入並例項化一遍。如果你並不想用某些實現類，它也被載入並例項化了，這就造成了浪費。獲取某個實現類的方式不夠靈活，只能通過Iterator形式獲取，不能根據某個引數來獲取對應的實現類。
-
多個併發多執行緒使用ServiceLoader類的例項是不安全的。
原文釋出時間為：2018-09-14
本文作者：陳彩華
本文來自雲棲社群合作伙伴“Hollis”，瞭解相關資訊可以關注“Hollis”。