最近学习了JDK SPI
- 2019 年 10 月 3 日
- 筆記
JDK SPI是什么
最近工作中听几个同事说了好几次SPI这个名词，虽然和我没关系，但是心里默默想还是学习一下，不然下次和我说到SPI，连是什么都不知道那就尴尬了。
所以SPI是什么呢？SPI全称Service Provider Interface，在Java中还是一个比较重要的概念，是Java提供的一套用来被第三方实现或者扩展的API，或者换句话说，SPI是一种服务发现机制。
JDK SPI使用说明及示例
要使用SPI比较简单，只需要按照以下几个步骤操作即可：
- 在jar包的META-INF/services目录下创建一个以”接口全限定名”为命名的文件，内容为实现类的全限定名
- 接口实现类所在的jar包在classpath下
- 主程序通过java.util.ServiceLoader动态状态实现模块，它通过扫描META-INF/services目录下的配置文件找到实现类的全限定名，把类加载到JVM
- SPI的实现类必须带一个无参构造方法
接着我们看一下具体例子，首先定义一个SpiService，它是一个接口：
package org.xrq.test.spi; public interface SpiService { public void hello(); }
两个实现类，分别为SpiServiceA与SpiServiceB：
package org.xrq.test.spi; public class SpiServiceA implements SpiService { public void hello() { System.out.println("SpiServiceA.Hello"); } }
package org.xrq.test.spi; public class SpiServiceB implements SpiService { @Override public void hello() { System.out.println("SpiServiceB.hello"); } }
接着我们建一个META-INF/services的文件夹，里面建一个file，file的名字是接口的全限定名org.xrq.test.spi.SpiService：
文件的内容是SpiService实现类SpiServiceA、SpiServiceB的全限定名：
org.xrq.test.spi.SpiServiceA org.xrq.test.spi.SpiServiceB
这样就大功告成了！然后我们写个测试类自动加载一下这两个类：
public class SpiTest { @Test public void testSpi() { ServiceLoader<SpiService> serviceLoader = ServiceLoader.load(SpiService.class); Iterator<SpiService> iterator = serviceLoader.iterator(); while (iterator.hasNext()) { SpiService spiService = iterator.next(); spiService.hello(); } } }
结果一目了然，调用了hello()方法：
SpiServiceA.Hello SpiServiceB.hello
这就是SPI的使用示例，接着我们看一下SPI在实际场景中的应用。
SPI在JDBC中的应用
回看快四年前的文章https://www.cnblogs.com/xrq730/p/4851944.html，这篇名为《JDBC学习2：为什么要写Class.forName(“XXX”)？》的文章里面当时技术真的是稚嫩，为什么不写Class.forName(“XXX”)的解释现在看来真的是弱爆了，最后一楼网友的回复”不用写的原因是，新版本JDBC使用了SPI“，所以学了一下SPI马上就想起这个例子来了，因此就由JDBC讲讲SPI的实际应用。
在老版本的JDBC中，假设我们使用的是MySql，初始化JDBC的时候是需要显式调用Class.forName(“com.mysql.jdbc.Driver“)这一句的，但是在某个版本之后就不需要做这一步操作了，如上所说这是通过SPI实现的，怎么理解呢。Class.forName其实没有实际意义，其实既不会new对象也不会反射生成对象，它只是为了调用com.mysql.jdbc.Driver的static方法块而已：
public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver { // // Register ourselves with the DriverManager // static { try { java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver()); } catch (SQLException E) { throw new RuntimeException("Can't register driver!"); } } /** * Construct a new driver and register it with DriverManager * * @throws SQLException * if a database error occurs. */ public Driver() throws SQLException { // Required for Class.forName().newInstance() } }
方法块的作用只有一个，通过jdk自带的DriverManager注册Driver，registerDrivers方法没什么套路，把Driver放到CopyOnArrayList里面而已：
public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver, DriverAction da) throws SQLException { /* Register the driver if it has not already been added to our list */ if(driver != null) { registeredDrivers.addIfAbsent(new DriverInfo(driver, da)); } else { // This is for compatibility with the original DriverManager throw new NullPointerException(); } println("registerDriver: " + driver); }
从某个JDK版本，具体也不知道哪个版本，废弃了这个操作，看下新版的DriverManager，我的是JDK1.8的：
/** * Load the initial JDBC drivers by checking the System property * jdbc.properties and then use the {@code ServiceLoader} mechanism */ static { loadInitialDrivers(); println("JDBC DriverManager initialized"); }
直接看一下loadInitialDrivers这个方法的核心部分：
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() { public Void run() { ServiceLoader<Driver> loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class); Iterator<Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator(); /* * 节约篇幅，注释省略 */ try{ while(driversIterator.hasNext()) { driversIterator.next(); } } catch(Throwable t) { // Do nothing } return null; } });
看到使用SPI的方式从META-INF/services下去找java.sql.Driver这个文件，并找到里面的Driver实现类逐一注入。最后我们看一下Iterator的next()方法做了什么就完全懂了，通过next()方法调用了：
private S nextService() { if (!hasNextService()) throw new NoSuchElementException(); String cn = nextName; nextName = null; Class<?> c = null; try { 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 { 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Class.forName了吧，虽然都是Class.forName，但是通过SPI的方式把用户手动做的动作变成框架做。
对SPI的理解
最后谈一谈我对SPI的理解，学习了怎么用SPI、SPI在实际应用中的示例之后，深刻理解SPI机制才能在以后工作中真正将SPI为我所用。
首先大家可以注意到，标题是JDK SPI，也就是说SPI并不是JDK专属的。是的，我理解的SPI其实是一种可插拔技术的总称，最简单的例子就是USB，厂商提供了USB的标准，厂家根据USB的标准制造自己的外设，例如鼠标、键盘、游戏手柄等等，但是USB标准具体在电脑中是怎么用的，厂家就不需要管了。
回到我们的代码中也是一样的道理。当我们开发一个框架的时候，除了保证基本的功能外，最重要的一个点是什么？我认为最重要的应该是松耦合，即对扩展开放、对修改关闭，保证框架实现对于使用者来说是黑盒。
框架不可能做好所有的事情，只能把共性的部分抽离出来进行流程化，松耦合实现的核心就是定义好足够松散的接口，或者可以理解是扩展点，具体的扩展点让使用者去实现，这样不同的扩展就不需要修改源代码或者对框架进行定制，这就是面向接口编程的好处。
回到我们框架的部分来说：
- JDK对于SPI的实现是通过META-INF/services这个目录 + ServiceLoader
- Spring实现SPI的方式是留了N多的接口，例如BeanPostProcessor、InitializingBean、DisposableBean，我们只需要实现这些接口然后注入即可
对已有框架而言，我们可以通过框架给我们提供的扩展点扩展框架功能。对自己写框架而言，记得SPI这个事情，留好足够的扩展点，这将大大加强你写的框架的扩展性。
