面试题:聊聊 SpringBoot 中的 SPI 机制

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简介

SPI(Service Provider Interface)是JDK内置的一种服务提供发现机制,可以用来启用框架扩展和替换组件,主要用于框架中开发,例如Dubbo、Spring、Common-Logging,JDBC等采用采用SPI机制,针对同一接口采用不同的实现提供给不同的用户,从而提高了框架的扩展性。


Java SPI实现

Java内置的SPI通过java.util.ServiceLoader类解析classPath和jar包的META-INF/services/目录 下的以接口全限定名命名的文件,并加载该文件中指定的接口实现类,以此完成调用。

示例说明

创建动态接口

java 复制代码
public interface VedioSPI  
{  
    void call();  
}  

实现类1

java 复制代码
public class Mp3Vedio implements VedioSPI  
{  
    @Override  
    public void call()  
    {  
        System.out.println("this is mp3 call");  
    }  
  
}  

实现类2

java 复制代码
public class Mp4Vedio implements VedioSPI  
{  
    @Override  
    public void call()  
    {  
       System.out.println("this is mp4 call");  
    }  
  
}  

在项目的source目录下新建META-INF/services/目录下,创建com.skywares.fw.juc.spi.VedioSPI文件。

相关测试

java 复制代码
public class VedioSPITest  
{  
    public static void main(String[] args)  
    {  
        ServiceLoader<VedioSPI> serviceLoader =ServiceLoader.load(VedioSPI.class);  
          
        serviceLoader.forEach(t->{  
            t.call();  
        });  
    }  
}  

说明:Java实现spi是通过ServiceLoader来查找服务提供的工具类。

运行结果:

源码分析

上述只是通过简单的示例来实现下java的内置的SPI功能。其实现原理是ServiceLoader是Java内置的用于查找服务提供接口的工具类,通过调用load()方法实现对服务提供接口的查找,最后遍历来逐个访问服务提供接口的实现类。

从源码可以发现:

  • ServiceLoader类本身实现了Iterable接口并实现了其中的iterator方法,iterator方法的实现中调用了LazyIterator这个内部类中的方法,迭代器创建实例。
  • 所有服务提供接口的对应文件都是放置在META-INF/services/目录下,final类型决定了PREFIX目录不可变更。

虽然java提供的SPI机制的思想非常好,但是也存在相应的弊端。具体如下:

  • Java内置的方法方式只能通过遍历来获取
  • 服务提供接口必须放到META-INF/services/目录下。

针对java的spi存在的问题,Spring的SPI机制沿用的SPI的思想,但对其进行扩展和优化。

Spring SPI

Spring SPI沿用了Java SPI的设计思想,Spring采用的是spring.factories方式实现SPI机制,可以在不修改Spring源码的前提下,提供Spring框架的扩展性。

Spring 示例

定义接口

java 复制代码
public interface DataBaseSPI  
{  
   void getConnection();  
}

相关实现

java 复制代码
#DB2实现  
public class DB2DataBase implements DataBaseSPI  
{  
    @Override  
    public void getConnection()  
    {  
        System.out.println("this database is db2");  
    }  
  
}  
  
#Mysql实现  
public class MysqlDataBase implements DataBaseSPI  
{  
    @Override  
    public void getConnection()  
    {  
       System.out.println("this is mysql database");  
    }  
  
}  

1.在项目的META-INF目录下,新增spring.factories文件

2.填写相关的接口信息,内容如下:

java 复制代码
com.skywares.fw.juc.springspi.DataBaseSPI = com.skywares.fw.juc.springspi.DB2DataBase, com.skywares.fw.juc.springspi.MysqlDataBase  

说明多个实现采用逗号分隔。

相关测试类

java 复制代码
public class SpringSPITest  
{  
    public static void main(String[] args)  
    {  
         List<DataBaseSPI> dataBaseSPIs =SpringFactoriesLoader.loadFactories(DataBaseSPI.class,   
                 Thread.currentThread().getContextClassLoader());  
           
         for(DataBaseSPI datBaseSPI:dataBaseSPIs){  
            datBaseSPI.getConnection();  
         }  
    }  
}  

输出结果

从示例中我们看出,Spring 采用spring.factories实现SPI与java实现SPI非常相似,但是spring的spi方式针对java的spi进行的相关优化具体内容如下:

  • Java SPI是一个服务提供接口对应一个配置文件,配置文件中存放当前接口的所有实现类,多个服务提供接口对应多个配置文件,所有配置都在services目录下;
  • Spring factories SPI是一个spring.factories配置文件存放多个接口及对应的实现类,以接口全限定名作为key,实现类作为value来配置,多个实现类用逗号隔开,仅spring.factories一个配置文件。

那么spring是如何通过加载spring.factories来实现SpI的呢?我们可以通过源码来进一步分析。

源码分析

说明:loadFactoryNames解析spring.factories文件中指定接口的实现类的全限定名,具体实现如下:

说明:获取所有jar包中META-INF/spring.factories文件路径,以枚举值返回。遍历spring.factories文件路径,逐个加载解析,整合factoryClass类型的实现类名称,获取到实现类的全类名称后进行类的实例话操作,其相关源码如下:

说明:实例化是通过反射来实现对应的初始化。


总结

本文详细的讲解了java和Spring的SPI机制,SPI技术将服务接口与服务实现进行分离实现解耦,从而提升程序的可扩展性。如有疑问,请随时反馈。

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