深入探讨Java SPI机制及其应用场景

福牛 4月 26, 2023 34 0

一、什么是SPI

SPI全称Service Provider Interface，是Java提供的一种服务发现机制。实现服务接口和服务实现的解耦。

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，实现不修改任何代码的情况下切换不同的实现。

二、使用场景

很多开源第三方jar包都有基于SPI的实现，在jar包META-INF/services中都有相关配置文件。

如下几个常见的场景：

1）JDBC加载不同类型的数据库驱动

2）Slf4j日志框架

3）Dubbo框架

三、使用步骤示例

假设有个上传附件的场景，可以上传到不同的云储存（如阿里云OSS，亚马逊S3），那么基于Java SPI机制的实现，我们应该做如下步骤：

步骤1、创建4个工程

SPI的核心就是实现服务接口和服务实现的解耦，所以我们不能将接口和实现放在一个工程里面。

spi-file-upload，在这定义附件上传接口IFileUpload
spi-file-upload-oss，实现附件上传到oss，FileUploaDOSs实现接口IFileUpload
spi-file-upload-s3，实现附件上传到s3，FileUploadS3实现接口IFileUpload
spi-file-upload-test，通过ServiceLoader加载接口实现，进行测试

步骤2、在工程spi-file-upload创建接口IFileUpload

接口代码示例

package com.hj.test.file.oss;
/**
* 文件上传接口
*/
public interface IFileUpload {
void upload(String fileName);
}

步骤3、分别创建接口实现类FileUploadOss、FileUploadS3

1）FileUploadOss

在工程的 spi-file-upload-oss 的 resources目录下创建目录META-INF/services，并在该目录中创建以接口IFileUpload全路径命名的文件（com.hj.test.file.IFileUpload），文件内容是接口实现类 com.hj.test.file.oss.FileUploadOss

package com.hj.test.file.oss;
import com.hj.test.file.IFileUpload;
public class FileUploadOss implements IFileUpload {
@Override
public void upload(String fileName) {
System.out.println(“上传到阿里云OSS…” + fileName);
}
}

2）FileUploadS3

在工程的 spi-file-upload-s3 的 resources目录下创建目录META-INF/services，并在该目录中创建以接口IFileUpload全路径命名的文件（com.hj.test.file.IFileUpload），文件内容是接口实现类 com.hj.test.file.s3.FileUploadS3

package com.hj.test.file.s3;
import com.hj.test.file.IFileUpload;
public class FileUploadS3 implements IFileUpload {
@Override
public void upload(String fileName) {
System.out.println(“上传到亚马逊s3…” + fileName);
}
}

步骤4、在工程spi-file-upload-test中创建测试调用类

1）在pom.XML中引入3个依赖工程

<dependency>
<groupId>com.hj</groupId>
<artifactId>spi-file-upload</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.hj</groupId>
<artifactId>spi-file-upload-oss</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.hj</groupId>
<artifactId>spi-file-upload-s3</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
</dependency>

2）测试实现

package com.hj.test.file.test;
import com.hj.test.file.IFileUpload;
import java.util.Iterator;
import java.util.ServiceLoader;
public class FileTest{
public static void main(String[] args) {
ServiceLoader<IFileUpload> loader = ServiceLoader.load(IFileUpload.class);
for(Iterator<IFileUpload> it = loader.iterator(); it.hasNext();){
IFileUpload file = it.next();
file.upload(“测试文件上传”);
}
}
}

控制台输出

上传到阿里云OSS…测试文件上传
上传到亚马逊s3…测试文件上传

如果哪天不想要传到s3，只需要把jar包依赖去掉就可以，无需改代码

四、原理解析

1、SPI的核心就是ServiceLoader.load()方法

总结如下：

调用ServiceLoader.load()，创建一个ServiceLoader实例对象
创建LazyIterator实例对象lookupIterator
通过lookupIterator.hasNextService()方法读取固定目录META-INF/services/下面service全限定名文件，放在Enumeration对象configs中
解析configs得到迭代器对象Iterator<String> pending
通过lookupIterator.nextService()方法初始化读取到的实现类，通过Class.forName()初始化

从上面的步骤可以总结以下几点

实现类工程必须创建定目录META-INF/services/，并创建service全限定名文件，文件内容是实现类全限定名
实现类必须有一个无参构造函数

2、ServiceLoader核心代码介绍

public final class ServiceLoader<S>
implements Iterable<S>
{
private static final String PREFIX = “META-INF/services/”;
// The class or interface representing the service being loaded
private final Class<S> service;
// The class loader used to locate, load, and instantiate providers
private final ClassLoader loader;
// The Access control context taken when the ServiceLoader is created
private final AccessControlContext acc;
// Cached providers, in instantiation order
private LinkedHashMap<String,S> providers = new LinkedHashMap<>();
// The current lazy-lookup iterator
private LazyIterator lookupIterator;

public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service,
ClassLoader loader)
{
return new ServiceLoader<>(service, loader);
}

public void reload() {
providers.clear();
lookupIterator = new LazyIterator(service, loader);
}
private ServiceLoader(Class<S> svc, ClassLoader cl) {
service = Objects.requireNonNull(svc, “Service interface cannot be null”);
loader = (cl == null) ? ClassLoader.getSystemClassLoader() : cl;
acc = (System.getSecurityManager() != null) ? AccessController.getContext() : null;
reload();
}

通过方法iterator()生成迭代器，内部调用LazyIterator实例对象

public Iterator<S> iterator() {
return new Iterator<S>() {
Iterator<Map.Entry<String,S>> 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();
}
};
}

内部类LazyIterator，读取配置文件META-INF/services/

private class LazyIterator
implements Iterator<S>
{
Class<S> service;
ClassLoader loader;
Enumeration<URL> configs = null;
Iterator<String> pending = null;
String nextName = null;
private LazyIterator(Class<S> service, ClassLoader loader) {
this.service = service;
this.loader = loader;
}
private boolean hasNextService() {
if (nextName != null) {
return true;
}
if (configs == null) {
try {
String fullName = PREFIX + service.getName();
if (loader == null)
configs = ClassLoader.getSystemResources(fullName);
else
configs = loader.getResources(fullName);
} catch (IOException x) {
fail(service, “Error locating configuration files”, x);
}
}
while ((pending == null) || !pending.hasNext()) {
if (!configs.hasMoreElements()) {
return false;
}
pending = parse(service, configs.nextElement());
}
nextName = pending.next();
return true;
}
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
}
public boolean hasNext() {
if (acc == null) {
return hasNextService();
} else {
PrivilegedAction<Boolean> action = new PrivilegedAction<Boolean>() {
public Boolean run() { return hasNextService(); }
};
return AccessController.doPrivileged(action, acc);
}
}
public S next() {
if (acc == null) {
return nextService();
} else {
PrivilegedAction<S> action = new PrivilegedAction<S>() {
public S run() { return nextService(); }
};
return AccessController.doPrivileged(action, acc);
}
}
public void remove() {
throw new UnsupportedOperationException();
}
}

到此这篇关于深入探讨Java SPI机制及其应用场景的文章就介绍到这了,更多相关Java SPI机制内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！

深入探讨Java SPI机制及其应用场景

一、什么是SPI

二、使用场景

三、使用步骤示例

四、原理解析

1、SPI的核心就是ServiceLoader.load()方法

2、ServiceLoader核心代码介绍

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