java spi机制详解

1.什么是spi？

SPI 全称为 (Service Provider Interface) ，是JDK内置的一种服务提供发现机制。SPI是一种动态替换发现的机制， 比如有个接口，想运行时动态的给它添加实现，你只需要添加一个实现。我们经常遇到的就是java.sql.Driver接口，其他不同厂商可以针对同一接口做出不同的实现，mysql和postgresql都有不同的实现提供给用户，而Java的SPI机制可以为某个接口寻找服务实现。

如上图所示，接口对应的抽象SPI接口；实现方实现SPI接口；调用方依赖SPI接口。

SPI接口的定义在调用方，在概念上更依赖调用方；组织上位于调用方所在的包中，实现位于独立的包中。

当服务的提供者提供了一种接口的实现之后，需要在classpath下的META-INF/services/目录里创建一个以服务接口命名的文件，这个文件里的内容就是这个接口的具体的实现类。当其他的程序需要这个服务的时候，就可以通过查找这个jar包（一般都是以jar包做依赖）的META-INF/services/中的配置文件，配置文件中有接口的具体实现类名，可以根据这个类名进行加载实例化，就可以使用该服务了。JDK中查找服务实现的工具类是：java.util.ServiceLoader。

2.spi的用途

数据库DriverManager、Spring、ConfigurableBeanFactory等都用到了SPI机制，这里以数据库DriverManager为例，看一下其实现的内幕。

DriverManager是jdbc里管理和注册不同数据库driver的工具类。针对一个数据库，可能会存在着不同的数据库驱动实现。我们在使用特定的驱动实现时，不希望修改现有的代码，而希望通过一个简单的配置就可以达到效果。 在使用mysql驱动的时候，会有一个疑问，DriverManager是怎么获得某确定驱动类的？

 

　　先来看看我们平时用的Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")方法,该方法在此处返回com.mysql.jdbc.Driver对象，并执行其中的静态方法把driver注册到DriverManager中，以便后续的使用。

driver实现

package com.mysql.jdbc;

import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;

public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {
    public Driver() throws SQLException {
    }

    static {
        try {
            DriverManager.registerDriver(new Driver());
        } catch (SQLException var1) {
            throw new RuntimeException("Can't register driver!");
        }
    }
}

驱动的类的静态代码块中，调用DriverManager的注册驱动方法new一个自己当参数传给驱动管理器。

jdk中DriverManager实现

    /**
     * Load the initial JDBC drivers by checking the System property
     * jdbc.properties and then use the {@code ServiceLoader} mechanism
     */
    static {
        loadInitialDrivers();
        println("JDBC DriverManager initialized");
    }

可以看到其内部的静态代码块中有一个loadInitialDrivers方法，loadInitialDrivers用法用到了上文提到的spi工具类ServiceLoader:

    private static void loadInitialDrivers() {
        String drivers;
        try {
            drivers = AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<String>() {
                public String run() {
                    return System.getProperty("jdbc.drivers");
                }
            });
        } catch (Exception ex) {
            drivers = null;
        }
        // If the driver is packaged as a Service Provider, load it.
        // Get all the drivers through the classloader
        // exposed as a java.sql.Driver.class service.
        // ServiceLoader.load() replaces the sun.misc.Providers()

        AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
            public Void run() {

                ServiceLoader<Driver> loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class);
                Iterator<Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator();

                /* Load these drivers, so that they can be instantiated.
                 * It may be the case that the driver class may not be there
                 * i.e. there may be a packaged driver with the service class
                 * as implementation of java.sql.Driver but the actual class
                 * may be missing. In that case a java.util.ServiceConfigurationError
                 * will be thrown at runtime by the VM trying to locate
                 * and load the service.
                 *
                 * Adding a try catch block to catch those runtime errors
                 * if driver not available in classpath but it's
                 * packaged as service and that service is there in classpath.
                 */
                try{
                    while(driversIterator.hasNext()) {
                        driversIterator.next();
                    }
                } catch(Throwable t) {
                // Do nothing
                }
                return null;
            }
        });

        println("DriverManager.initialize: jdbc.drivers = " + drivers);

        if (drivers == null || drivers.equals("")) {
            return;
        }
        String[] driversList = drivers.split(":");
        println("number of Drivers:" + driversList.length);
        for (String aDriver : driversList) {
            try {
                println("DriverManager.Initialize: loading " + aDriver);
                Class.forName(aDriver, true,
                        ClassLoader.getSystemClassLoader());
            } catch (Exception ex) {
                println("DriverManager.Initialize: load failed: " + ex);
            }
        }
    }

　　先查找jdbc.drivers属性的值，然后通过SPI机制查找驱动，并且在上述源码中

可以看到加载META-INF/services/ 文件夹下类名为文件名（这里相当于Driver.class.getName()）的资源，然后将其加载到虚拟机。

注释有这么一句“Load these drivers, so that they can be instantiated.” 意思是加载SPI扫描到的驱动来触发他们的初始化。即触发他们的static代码块

public final class ServiceLoader<S>
    implements Iterable<S>
{

    private static final String PREFIX = "META-INF/services/";

　　最后我们再来看下mysql-connector.jar包下的文件,有图有真相:

 

 文件名为jdk下的java.sql.driver接口的全限定名，文件内容为mysql驱动包下的实现类com.mysql.cj.jdbc.Driver