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从源码全面解析 Java SPI 的来龙去脉

一、引言

对于 Java 开发者而言，关于 dubbo ，我们一般当做黑盒来进行使用，不需要去打开这个黑盒。

但随着目前程序员行业的发展，我们有必要打开这个黑盒，去探索其中的奥妙。

本期 dubbo 源码解析系列文章，将带你领略 dubbo 源码的奥秘

本期源码文章吸收了之前 spring、Kakfa、JUC源码文章的教训，将不再一行一行的带大家分析源码，我们将一些不重要的部分当做黑盒处理，以便我们更快、更有效的阅读源码。

虽然现在是互联网寒冬，但乾坤未定，你我皆是黑马！

废话不多说，发车！

二、SPI是什么

SPI 全称 Service Provider Interface ，是 Java 提供的一套用来被第三方实现或者扩展的 api，它可以用来启用框架扩展和替换组件。

Java SPI 实际上是 基于接口的编程＋策略模式＋配置文件 组合实现的动态加载机制。

Java SPI 就是提供这样的一个机制：为某个接口寻找服务实现的机制。

将装配的控制权移到程序之外，在模块化设计中这个机制尤其重要。

所以 SPI 的核心思想就是解耦。

三、使用介绍

我们定义一个接口 Phone：

package com.study.spring.spi;public interface Phone {    public void getName();}

实现其三个类：

• HuaWei

package com.study.spring.spi;public class HuaWei implements Phone {    @Override    public void getName() {        System.out.println("我是是华为手机");    }}

• IPhone

package com.study.spring.spi;public class IPhone implements Phone {    @Override    public void getName() {        System.out.println("我是是苹果手机");    }}

• XiaoMi

package com.study.spring.spi;public class XiaoMi implements Phone {    @Override    public void getName() {        System.out.println("我是是小米手机");    }}

重点来了：我们要在 resources 文件夹下面建立一个路径：META-INF/services

然后我们建立一个 txt 名为：com.study.spring.spi.Phone，如下：

我们在这个文件中写上各实现类的路径：

com.study.spring.spi.HuaWeicom.study.spring.spi.IPhonecom.study.spring.spi.XiaoMi

测试类：

package com.study.spring.spi;import java.util.Iterator;import java.util.ServiceLoader;public class JavaSPITest {    public static void main(String[] args) {        // 执行Java SPI的规范        ServiceLoader phoneServiceLoader = ServiceLoader.load(Phone.class);// 获取迭代器        Iterator it = phoneServiceLoader.iterator();        // 迭代遍历，输出集合中的所有元素        while (it.hasNext()) {            System.out.println(it.next());        }    }}

结果：

我是是华为手机我是是苹果手机我是是小米手机

从这里我们可以看到，通过 SPI 的机制，我们可以获取当前接口类的实现

四、生产场景

相信大家在生产上都使用过 JDBC，没错，我们的 JDBC 实际上也使用了 SPI

我们看 DriverManager 的静态方法 loadInitialDrivers：

 static {     // 初始化加载     loadInitialDrivers();     println("JDBC DriverManager initialized");}

我们查看下 loadInitialDrivers 方法的代码：

private static void loadInitialDrivers() {    String drivers;    AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {        public Void run() {            // SPI的加载机制            ServiceLoader loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class);            // 迭代            Iterator driversIterator = loadedDrivers.iterator();            try{                while(driversIterator.hasNext()) {                    driversIterator.next();                }            }            return null;        }    });   }

当然，这里我们需要引入下面的 Maven 依赖，不然 Driver.class 的实现类为空

      Mysql     mysql-connector-java     8.0.18

测试类：

package com.study.spring.spi;import java.sql.Driver;import java.util.Iterator;import java.util.ServiceLoader;public class JDBCTest {    public static void main(String[] args) {        ServiceLoader serviceLoader = ServiceLoader.load(Driver.class);        for (Iterator iterator = serviceLoader.iterator(); iterator.hasNext(); ) {            Driver driver = iterator.next();            System.out.println(driver.getClass().getPackage() + " ------> " + driver.getClass().getName());        }    }}

启动：

package com.mysql.cj.jdbc, JDBC, version 4.2 ------> com.mysql.cj.jdbc.Driver

从这里的输出我们可以得出一个假设：我们引入的 JDBC 包里面，存在上述 SPI 机制的 txt 文件名称为: java.sql.Driver 且内容为：com.mysql.cj.jdbc.Driver

我们直接去引入的包里面搜索一下：

果然没错，接下来我们来一下 SPI 的原理

五、SPI运行原理剖析

从我们上面的示例中可以发现，SPI 的实现一共两行：

package com.study.spring.spi;import java.util.Iterator;import java.util.ServiceLoader;public class JavaSPITest {    public static void main(String[] args) {        // 执行Java SPI的规范        ServiceLoader phoneServiceLoader = ServiceLoader.load(Phone.class);// 获取迭代器        Iterator it = phoneServiceLoader.iterator();        // 迭代遍历，输出集合中的所有元素        while (it.hasNext()) {            System.out.println(it.next());        }    }}

我们挨个分析

1、服务初始化加载

ServiceLoader phoneServiceLoader = ServiceLoader.load(Phone.class);public static  ServiceLoader load(Class service) {    // 获取当前线程的类加载器    ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();    return ServiceLoader.load(service, cl);}public static  ServiceLoader load(Class service, ClassLoader loader){    return new ServiceLoader<>(service, loader);}private ServiceLoader(Class svc, ClassLoader cl) {    // svc:com.study.spring.spi.Phone    service = Objects.requireNonNull(svc, "Service interface cannot be null");    // AppClassLoader    loader = (cl == null) ? ClassLoader.getSystemClassLoader() : cl;    // 安全控制    acc = (System.getSecurityManager() != null) ? AccessController.getContext() : null;    // 重点    reload();}

public void reload() {    // 清空我们的服务提供者缓存    providers.clear();    // 延时迭代器，用于延迟加载服务提供者    // 达到用需加载的目的    lookupIterator = new LazyIterator(service, loader);}private LazyIterator(Class service, ClassLoader loader) {    this.service = service;    this.loader = loader;}

Iterator it = phoneServiceLoader.iterator();// 返回我们ServiceLoader自定义实现的迭代器public Iterator iterator() {    return new Iterator() {        Iterator> knownProviders = providers.entrySet().iterator();        public boolean hasNext() {            if (knownProviders.hasNext())                return true;            return lookupIterator.hasNext();        }        public S next() {            if (knownProviders.hasNext()){                return knownProviders.next().getValue();            }            return lookupIterator.next();        }        public void remove() {            throw new UnsupportedOperationException();        }    };}

it.hasNext()public boolean hasNext() {    // 刚刚初始化knownProviders是空的    if (knownProviders.hasNext())        return true;    //     return lookupIterator.hasNext();}public boolean hasNext() {    // 是否有控制权限    // 一般都是空的    if (acc == null) {        return hasNextService();    } else {        PrivilegedAction action = new PrivilegedAction() {            public Boolean run() { return hasNextService(); }        };        return AccessController.doPrivileged(action, acc);    }}

private boolean hasNextService() {    // 如果当前的Name不等于空直接返回    if (nextName != null) {        return true;    }    // 配置是否为空(第一次肯定为空)    if (configs == null) {        try {            // 写死的：META-INF/services 加上接口的名字            // META-INF/services/com.study.spring.spi.Phone            String fullName = PREFIX + service.getName();            // 加载配置            // configs            if (loader == null)                configs = ClassLoader.getSystemResources(fullName);            else                configs = loader.getResources(fullName);        } catch (IOException x) {            fail(service, "Error locating configuration files", x);        }    }    // 判断当前的集合是否为空 || 是否已经遍历完毕    while ((pending == null) || !pending.hasNext()) {        // 校验是否有错误        if (!configs.hasMoreElements()) {            return false;        }        // 从上述配置文件中读取当前的配置信息        // com.study.spring.spi.HuaWei        // com.study.spring.spi.IPhone        // com.study.spring.spi.XiaoMi        pending = parse(service, configs.nextElement());    }    // 遍历当前的列表，返回第一次的遍历信息(com.study.spring.spi.HuaWei)    nextName = pending.next();    return true;}

System.out.println(it.next());public S next() {    // 刚刚初始化knownProviders是空的    if (knownProviders.hasNext())        return knownProviders.next().getValue();    return lookupIterator.next();}public S next() {    // 是否有控制权限    // 一般都是空的    if (acc == null) {        return nextService();    } else {        PrivilegedAction action = new PrivilegedAction() {            public S run() { return nextService(); }        };        return AccessController.doPrivileged(action, acc);    }}

private S nextService() {    String cn = nextName;    nextName = null;    Class c = null;    // cn：com.study.spring.spi.HuaWei    // 根据类加载器+类的名称得出类    c = Class.forName(cn, false, loader);    // 创建实例     S p = service.cast(c.newInstance());    // 将实例放到缓存里面    // key:com.study.spring.spi.HuaWei    // value:HuaWei@773    providers.put(cn, p);    // 返回实例    return p;}