SPI(Service Provider Interface)机制

时间：2022-12-18 14:54:37

JAVA SPI

约定如下：当服务的提供者提供了服务接口的一种实现之后，在jar包的META-INF/services/ 目录中同时创建一个以服务接口命名的文件，该文件中的内容就是实现该服务接口的具体实现类。

Java中提供了一个用于服务实现查找的工具类：java.util.ServiceLoader。

//将服务声明的文件名称定义为: example.spi.service.IService，与接口名称一致，其中的内容包括：

//example.spi.service.PrintServiceImpl

//example.spi.service.EchoServiceImpl  

public static void main(String[] args) {

    //实例化具体类时需要注意对应类有无参构造函数

    ServiceLoader<Service> serviceLoader = ServiceLoader.load(IService.class);  

    for (IService service : serviceLoader) {

        service.printInfo();

    }

}

ServiceLoader的源码分析

重要属性：

// 加载的接口

private Class<S> service;

// 用于缓存已经加载的接口实现类，其中key为实现类的完整类名

private LinkedHashMap<String,S> providers = new LinkedHashMap<>();

// 用于延迟加载接口的实现类

private LazyIterator lookupIterator;

第一步：获取一个ServiceLoader<Service> serviceLoader = ServiceLoader.load(IService.class);实例，此时还没有进行任何接口实现类的加载操作，属于延迟加载类型的。只是创建了LazyIterator lookupIterator对象而已。

第二步：ServiceLoader实现了Iterable接口，即实现了该接口的iterator()方法，实现内容如下：

    // for循环遍历ServiceLoader的过程其实就是调用上述hasNext()和next()方法的过程

    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;

                // 第一次循环遍历会使用lookupIterator去查找，之后就缓存到providers中。
　　　　　　　　　 // LazyIterator会去加载类路径下/META-INF/services/接口全称 文件的url地址，文件加载并解析完成之后，得到一系列的接口实现类的完整类名。
　　　　　　　　　 // 调用next()方法时才回去真正执行接口实现类的加载操作，并根据无参构造器创建出一个实例，存到providers中。

                return lookupIterator.hasNext();

            }

            public S next() {

                //再次遍历ServiceLoader，就直接遍历providers中的数据

                if (knownProviders.hasNext())

                    return knownProviders.next().getValue();

                return lookupIterator.next();

            }

            public void remove() {

                throw new UnsupportedOperationException();

            }

        };

    }

ServiceLoader缺点

  1. 虽然ServiceLoader使用延迟加载，但是基本只能通过遍历全部获取，也就是接口的实现类全部加载并实例化一遍。如果你并不想用某些实现类，它也被加载并实例化了，这就造成了浪费。
  2. 获取某个实现类的方式不够灵活，只能通过Iterator形式获取，不能根据某个参数来获取对应的实现类

Dubbo SPI

dubbo的扩展机制与JAVA SPI比较类似，但额外增加了其他功能：

  1. 可以根据接口名称来获取服务，dubbo spi 可以通过getExtension(String key)的方法方便的获取某一个想要的扩展实现，java的SPI机制需要加载全部的实现类。
  2. 服务声明文件支持A=B的方式，此时A为名称B为实现类。 文件名:com.alibaba.dubbo.rpc.Filter

    • echo=com.alibaba.dubbo.rpc.filter.EchoFilter

    • generic=com.alibaba.dubbo.rpc.filter.GenericFilter

    • genericimpl=com.alibaba.dubbo.rpc.filter.GenericImplFilter

  3. 支持扩展IOC依赖注入功能，可以为Service之间的依赖关系注入相关的服务并保证单例。

    • 举例来说：接口A，实现者A1、A2。接口B，实现者B1、B2。

      现在实现者A1含有setB()方法，会自动注入一个接口B的实现者，此时注入B1还是B2呢？

      都不是，而是注入一个动态生成的接口B的实现者B$Adpative，该实现能够根据参数的不同，自动引用B1或者B2来完成相应的功能。

      Protocol$Adpative是根据URL参数中protocol属性的值来选择具体的实现类的。

      如值为dubbo，则从ExtensionLoader<Protocol>中获取dubbo对应的实例，即DubboProtocol实例

      如值为hessian，则从ExtensionLoader<Protocol>中获取hessian对应的实例，即HessianProtocol实例

      也就是说Protocol$Adpative能够根据url中的protocol属性值动态的采用对应的实现。

  4. 对扩展采用装饰器模式进行功能增强，类似AOP实现的功能

    • 接口A的另一个实现者AWrapper1。在获取某一个接口A的实现者A1的时候，已经自动被AWrapper1包装了。 
      private A a;
      
AWrapper1（A a）{
      
    this.a=a;
      
}

ExtensionLoader源码分析

ExtensionLoader<Protocol> protocolLoader = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class);

Protocol protocol = protocolLoader.getAdaptiveExtension();

@Extension("dubbo")

public interface Protocol {

    int getDefaultPort();

    @Adaptive

    <T> Exporter<T> export(Invoker<T> invoker) throws RpcException;

    @Adaptive

    <T> Invoker<T> refer(Class<T> type, URL url) throws RpcException;

    void destroy();

}

第一步：根据要加载的接口创建出一个ExtensionLoader实例

重要属性: ConcurrentMap<Class<?>, ExtensionLoader<?>> EXTENSION_LOADERS = new ConcurrentHashMap<Class<?>, ExtensionLoader<?>>();

用于缓存所有的扩展加载实例，这里加载Protocol.class，就以Protocol.class为key，创建的ExtensionLoader为value存储到上述EXTENSION_LOADERS中。

第二步:ExtensionLoader实例是加载Protocol的实现类

  1. 先解析Protocol上的Extension注解的name,存至String cachedDefaultName属性中，作为默认的实现
  2. 到类路径下的加载 META-INF/services/com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol文件，然后就是读取每一行内容，加载对应的class。(扩展配置文件: /META-INF/dubbo/internal，/META-INF/dubbo/，META-INF/services)
  3. 上述class分成三种情况来处理,对于一个接口的实现者，ExtensionLoader分三种情况来分别存储对应的实现者，属性分别如下：Class<?> cachedAdaptiveClass；Set<Class<?>> cachedWrapperClasses；Reference<Map<String, Class<?>>> cachedClasses；
    • 情况1： 如果这个class含有Adaptive注解，则将这个class设置为Class<?> cachedAdaptiveClass。
    • 情况2： 尝试获取有对应接口参数的构造器，如果能够获取到，则说明这个class是一个装饰类即需要存到Set<Class<?>> cachedWrapperClasses中
    • 情况3： 如果没有上述构造器。则获取class上的Extension注解，根据该注解的定义的name作为key，存至Reference<Map<String, Class<?>>> cachedClasses结构中

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