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Java和Dubbo的SPI机制原理解析

2024-04-02 19:04:59 275人浏览八月长安

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摘要

SPI: 简单理解就是，你一个接口有多种实现，然后在代码运行时候，具体选用那个实现，这时候我们就可以通过一些特定的方式来告诉程序寻用那个实现类，这就是SPI。 JAVA的SPI 全称

SPI: 简单理解就是，你一个接口有多种实现，然后在代码运行时候，具体选用那个实现，这时候我们就可以通过一些特定的方式来告诉程序寻用那个实现类，这就是SPI。

JAVA的SPI

全称为 Service Provider Interface，是一种服务发现机制。它是约定在 Classpath 下的 META-INF/services/ 目录里创建一个以服务接口命名的文件，然后文件里面记录的是此 jar 包提供的具体实现类的全限定名。

这样当我们引用了某个 jar 包的时候就可以去找这个 jar 包的 META-INF/services/ 目录，再根据接口名找到文件，然后读取文件里面的内容去进行实现类的加载与实例化。

例如：

java的jdbc就使用了SPI机制,当我项目种应用了Mysql的连接jar时候，就会去去mysql-connector-java.jar下的META-INF/services/ 目录查找java.sql.Driver名的文件，然后加载里面全类名的类。如果使用oracle连接驱动时候，就会去ojdbc.jar下面去找java.sql.Driver文件里的配置的全类名。

在这里插入图片描述

并且通过idea的智能提示功能，也能看到，在你切换不同连接的jar包时候，Driver接口实现类是不同的。

使用mysql的连接驱动：

在这里插入图片描述

切换到oracle的连接驱动：

在这里插入图片描述

Java的SPI机制源码分析

下面这段代码，以jdbc的SPI为例，可以作为debug的入口：


package com.example.demo;

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;

public class JDBCMain {
  private static final String URL = "jdbc:mysql://localhost:3306/test?useSSL=true&useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8";

  public static void main(String[] args) throws Exception{
    Connection conn = DriverManager.getConnection(URL, "root", "123456");
  }
}

在使用DriverManager.getConnection()方法时候，会加载并初始化DriverManager类，此类是jdbc使用SPI的核心类。

1.DriverManager类初始化，调用static代码块，执行DriverManager#loadInitialDrivers（）方法

在这里插入图片描述

2.使用javaSPI的核心类ServiceLoader#load()和以及其内部实现了Iterator的LazyIterator#hasNext()和
LazyIterator#next(),加载接口的具体实现类。

在这里插入图片描述

ServiceLoader.load()整个代码流程，如下图。其实就是给LazyIterator类的赋值属性，是那个接口要进行SPI,使用的类加载器是哪一个。

在这里插入图片描述

driversIterator.hasNext()和driversIterator.next()方法负责类实际类的加载

driversIterator.hasNext()最后实际是调到了LazyIterator.hasNext();
driversIterator.next()最后实际是调到了LazyIterator.next();

hashNext(）方法读到SPI的配置文件里的全类名

在这里插入图片描述

next()方法最后通过反射创建出具体实现类的实例

在这里插入图片描述

总结：

jdbc的SPI，通过DriverManager类静态代码块执行loadInitialDrivers()方法
然后通过ServiceLoader.load()拿到具体的接口，以及类加载器。
通过实现了Iterator类的LazyIterator类的hasNext方法读取配置文件，拿到接口的具体实现全类名
在next()方法内部，通过反射机制，由实现类的全类名，加载具体实现类。

代码实战java SPI

DemoService接口


public interface DemoService {
  String sayHello(String msg);
}

XiaoHongDemoServiceImpl实现类


public class XiaoHongDemoServiceImpl implements DemoService {
  @Override
  public String sayHello(String msg) {
    return "xiaohong:"+msg;
  }
}

ZhangSanDemoServiceImpl实现类


public class ZhangSanDemoServiceImpl implements DemoService {
  @Override
  public String sayHello(String msg) {
    return "zhangsan:"+msg;
  }
}

定义SPI配置文件

在这里插入图片描述

最后使用


public class DemoMain {
  public static void main(String[] args) {
    ServiceLoader<DemoService> serviceLoad = ServiceLoader.load(DemoService.class);
    Iterator<DemoService> iterator = serviceLoad.iterator();
    while (iterator.hasNext()){
      DemoService demoService = iterator.next();
      String returnStr = demoService.sayHello("lzc贼帅！！！！");
      System.out.println(returnStr);
    }
  }
}

执行结果：

在这里插入图片描述

java SPI劣势，会加载SPI配置文件里定义的所有配置类，如果用不上该类，也会加载。通俗点讲，就是无法按需加载。

dubbo的SPI

dubbo SPI使用

需要先引入dubbo相关的依赖

1.定义接口
通过dubbo的SPI注解标注定义的接口


@SPI("xiaohong")
public interface DubboSPIService {

  void sayHello();
}

2.多个实现类


public class XiaoHongDubboSPIServiceImpl implements DubboSPIService {
  @Override
  public void sayHello() {
    System.out.println("小红说：lzc贼帅！");
  }
}


public class XiaoMingDubboSPIServiceImpl implements DubboSPIService {
  @Override
  public void sayHello() {
    System.out.println("小明说：lzc贼帅！");
  }
}

3.定义dubbo SPI配置文件
META-INF/dubbo目录下定义接口全类名的文件，配置key-value的实现

Dubbo 对配置文件目录的约定，不同于 Java SPI ，Dubbo 分为了三类目录。

META-INF/services/ 目录：该目录下的 SPI 配置文件是为了用来兼容 Java SPI 。

META-INF/dubbo/ 目录：该目录存放用户自定义的 SPI 配置文件。

META-INF/dubbo/internal/ 目录：该目录存放 Dubbo 内部使用的 SPI 配置文件。

在这里插入图片描述

4.使用


public class DubboSPIMain {
  public static void main(String[] args) {
  //default，会取@SPI注解里定义的key对应的实现
//    DubboSPIService defaultExtensionService = ExtensionLoader.getExtensionLoader(DubboSPIService.class).getDefaultExtension();
//    defaultExtensionService.sayHello();
    DubboSPIService dubboSPIService = ExtensionLoader.getExtensionLoader(DubboSPIService.class).getExtension("xiaoming");
    dubboSPIService.sayHello();
  }
}

结果：

在这里插入图片描述

源码分析

ExtensionLoader.getExtensionLoader(DubboSPIService.class).getExtension("xiaoming");
dubbo SPI的核心就是ExtensionLoader类

1.ExtensionLoader#getExtensionLoader()

该方法主要是，从一个map里取key为当前传进来的接口Class的value（value是ExtensionLoader对象）,如果取不到，我们就往这个map里put一份这样的key-value。value是new ExtensionLoader(type)传进去的type是接口的Class对象，最后会赋值给ExtensionLoader对象的type属性，后面会用到。

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2.拿到ExtensionLoader对象后，通过ExtensionLoader#getExtension()获取具体的实现的实例

首先会取缓存里拿，没拿到就调用createExtension()方法取创建所需要的实例，最后塞入缓存。

在这里插入图片描述

3.createExtension方法

通过getExtension(“xiaoming”)传进来的name=xiaoming,从SPI配置文件获取到所需要实现类的全类名，通过反射拿到实现类的Class对象，最后通过反射拿到相应的实例。核心是getExtensionClasses()方法。

在这里插入图片描述

4.getExtensionClasses()

getExtensionClasses()方法返回一个Map，key为SPI配置文件中的key,value为SPI配置文件中，实现类的Class对象。

可以看到，代码中用来大量的缓存机制，锁的双检查。cacheDefaultExtensionName()方法里会拿到SPI注解上配置的默认key,然后赋值给cachedDefaultName属性，如果使用getDefaultExtension()时候会使用到strategies，其实是通过java得SPI拿到得一个数组

在这里插入图片描述