Java 中经常被提到的 SPI 到底是什么？

清疚 2023-09-26 11:18 4阅读 0赞

`Java` 程序员在日常工作中经常会听到 `SPI`，而且很多框架都使用了 `SPI` 的技术，那么问题来了，到底什么是 `SPI` 呢？今天就带大家好好了解一下 SPI。

## SPI 概念 ##

`SPI` 全称是 `Service Provider Interface`，是一种 `JDK` 内置的动态加载实现扩展点的机制，通过 `SPI` 技术我们可以动态获取接口的实现类，不用自己来创建。

这里提到了接口和实现类，那么 `SPI` 技术上具体有哪些技术细节呢？

1.  接口：需要有一个功能接口；
2.  实现类：接口只是规范，具体的执行需要有实现类才行，所以不可缺少的需要有实现类；
3.  配置文件：要实现 `SPI` 机制，必须有一个与接口同名的文件存放于类路径下面的 `META-INF/services` 文件夹中，并且文件中的每一行的内容都是一个实现类的全路径；
4.  类加载器 `ServiceLoader`：`JDK` 内置的一个类加载器，用于加载配置文件中的实现类；

## 举个栗子 ##

上面说了 `SPI` 的几个概念，接下来就通过一个栗子来带大家感受一下具体的用法。

### 第一步 ###

创建一个接口，这里我们创建一个解压缩的接口，其中定义了压缩和解压的两个方法。

package com.example.demo.spi;
 
 /**
  *  
  * Function： 
  * Author：@author ziyou 
  * Date：2022-10-08 21:31 
  * Desc：无 
  */
 public interface Compresser {
   byte[] compress(byte[] bytes);
   byte[] decompress(byte[] bytes);
 }

### 第二步 ###

再写两个对应的实现类，分别是 `GzipCompresser.java` 和 `WinRarCompresser.java` 代码如下

package com.example.demo.spi.impl;
 
 import com.example.demo.spi.Compresser;
 
 import java.nio.charset.StandardCharsets;
 
 /**
  *  
  * Function： 
  * Author：@author ziyou 
  * Date：2022-10-08 21:33 
  * Desc：无 
  */
 public class GzipCompresser implements Compresser {
   @Override
   public byte[] compress(byte[] bytes) {
     return"compress by Gzip".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
   }
   @Override
   public byte[] decompress(byte[] bytes) {
     return "decompress by Gzip".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
   }
 }

package com.example.demo.spi.impl;
 
 import com.example.demo.spi.Compresser;
 
 import java.nio.charset.StandardCharsets;
 
 /**
  *  
  * Function： 
  * Author：@author ziyou 
  * Date：2022-10-08 21:33 
  * Desc：无 
  */
 public class WinRarCompresser implements Compresser {
   @Override
   public byte[] compress(byte[] bytes) {
     return "compress by WinRar".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
   }
 
   @Override
   public byte[] decompress(byte[] bytes) {
     return "decompress by WinRar".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
   }
 }

### 第三步 ###

创建配置文件，我们接着在 `resources` 目录下创建一个名为 `META-INF/services` 的文件夹，在其中创建一个名为 `com.example.demo.spi.Compresser` 的文件，其中的内容如下：

com.example.demo.spi.impl.WinRarCompresser
    com.example.demo.spi.impl.GzipCompresser

注意该文件的名称必须是接口的全路径，文件里面的内容每一行都是一个实现类的全路径，多个实现类就写在多行里面，效果如下。

![a2a18f999bdacac683762b91214a34bf.png][]

### 第四步 ###

有了上面的接口，实现类和配置文件，接下来我们就可以使用 `ServiceLoader` 动态加载实现类，来实现 `SPI` 技术了，如下所示：

package com.example.demo;
 
 import com.example.demo.spi.Compresser;
 
 import java.nio.charset.StandardCharsets;
 import java.util.ServiceLoader;
 
 public class TestSPI {
   public static void main(String[] args) {
     ServiceLoader<Compresser> compressers = ServiceLoader.load(Compresser.class);
     for (Compresser compresser : compressers) {
       System.out.println(compresser.getClass());
     }
   }
 }

运行的结果如下

![327d5dccee39dc27aaf040a1a40c650b.png][]

可以看到我们正常的获取到了接口的实现类，并且可以直接使用实现类的解压缩方法。

## 原理 ##

知道了如何使用 `SPI` 接下来我们来研究一下是如何实现的，通过上面的测试我们可以看到，核心的逻辑是 `ServiceLoader.load()` 方法，这个方法有点类似于 `Spring` 中的根据接口获取所有实现类一样。

点开 `ServiceLoader` 我们可以看到有一个常量 `PREFIX`，如下所示，这也是为什么我们必须在这个路径下面创建配置文件，因为`JDK` 代码里面会从这个路径里面去读取我们的文件。

![c9cb31bd4e75aa95e65aa23b0261e0c0.png][]

同时又因为在读取文件的时候使用了 `class` 的路径名称，因为我们使用 `load` 方法的时候只会传递一个`class`，所以我们的文件名也必须是接口的全路径。

![01324deedc917320fdc9ad7826fd734f.png][]

通过 `load` 方法我们可以看到底层构造了一个 `java.util.ServiceLoader.LazyIterator`迭代器。

![609c7197e95deb828f14f2e1a763ae1f.png][]

在迭代器中的 `parse` 方法中，就获取了配置文件中的实现类名称集合，然后在通过反射创建出具体的实现类对象存放到 `LinkedHashMap<String,S> providers = new LinkedHashMap<>();` 中。

![12852ea9683fd9ace7a498ecc8dacd08.png][]

## 常用的框架 ##

SPI 技术的使用非常广泛，比如在 `Dubble`，不过 `Dubble` 中的 `SPI` 有经过改造的，还有我们很常见的数据库的驱动中也使用了 `SPI`，感兴趣的小伙伴可以去翻翻看，还有`SLF4J` 用来加载不同提供商的日志实现类以及 `Spring` 框架等。

## 优缺点 ##

前面介绍了 `SPI` 的原理和使用，那 `SPI` 有什么优缺点呢？

### 优点 ###

优点当然是解耦，服务方只要定义好接口规范就好了，具体的实现可以由不同的 `Jar` 进行实现，只要按照规范实现功能就可以被直接拿来使用，在某些场合会被进行热插拔使用，实现了解耦的功能。

### 缺点 ###

一个很明显的缺点那就是做不到按需加载，通过源码我们看到了是会将所有的实现类都进行创建的，这种做法会降低性能，如果某些实现类实现很耗时了话将影响加载时间。同时实现类的命名也没有规范，让使用者不方便引用。

## 总结 ##

今天给大家介绍了一个 `SPI` 的原理和实现，感兴趣的小伙伴可以自己去尝试一下，多动手有利于加深记忆哦。

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