Java插件擴展機制之SPI的示例分析

這篇文章給大家分享的是有關Java插件擴展機制之SPI的示例分析的內容。小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，一起跟隨小編過來看看吧。

什么是SPI

SPI ，全稱為 Service Provider Interface，是一種服務發現機制。其為框架提供了一個對外可擴展的能力。

與 接口類-實現類 提供的RPC 方式有什么區別？

• 傳統的接口類實現形式為如下

public interface AdOpFromApolloService {}
public class AdOpFromDbServiceImpl implements AdOpFromDbService {}

假設我們需要實現RPC，是怎么做的？

RPC會在對應的接口類AdOpFromApolloService新增一個注解用于標注是RPC類，然后將當前類放在依賴包提供給其他項目來通過接口類進行調用

簡而言之：RPC調用中只提供接口類，然后讓第三方調用(第三方只調，不寫實現)

那RPC究竟跟SPI什么關系？

• SPI：提供接口，第三方引用包之后可重寫或用默認的SPI接口的實現。

• RPC：提供接口，但是實現是私有的，不對外開放重寫能力。

SPI的應用場景

框架實現案例：

1. Spring擴展插件實現。如JDCB

2. 中間件擴展插件實現。如Dubbo、Apollo

3. 開發過程中舉例：實現一個攔截器，并用SPI機制來擴展其攔截方式（比如全量攔截、每分鐘攔截多少、攔截比例多少、攔截的日志是log打印還是落庫、落es）

怎么實現一個SPI？

接下來用兩個項目模塊來講解SPI的用法，先看項目結構圖如下

接下來是實現的過程

第一步：創建spi-demo-contract項目，在resources目錄下新建如下目錄(MATE-INF/services)和文件(com.example.spidemocontract.spi.SpiTestDemoService)

• 修改com.example.spidemocontract.spi.SpiTestDemoService文件

• 新增第二步一樣位置的接口類，以及對應的實現類

第二步：創建spi-demo項目，然后引入spi-demo-contract依賴

• 在resources目錄下新建如下目錄(MATE-INF/services)和文件(com.example.spidemocontract.spi.SpiTestDemoService)，文件名跟spi-demo-contract的完全一致

• 修改com.example.spidemocontract.spi.SpiTestDemoService（與依賴包的文件名稱完全一致，但內容指向了當前項目自定義的實現類）文件

• 實現SPI接口，自定義spi-demo項目的實現類(這里可以把優先級調到最高)

第三步：在spi-demo項目中用ServiceLoader進行加載SPI接口

補充說明：我們可以重寫聲明類的優先級，來判斷需要用哪個實現類來處理。比如重寫一個優先級=0最高優先級，然后加載的時候默認只取第一個優先級最高的，那我們重寫的自定義實現類就能覆蓋掉默認SPI實現類

詳細步驟拆分如下

• 第一步：創建spi-demo-contract項目，在resources目錄下新建如下目錄(MATE-INF/services)和文件(com.example.spidemocontract.spi.SpiTestDemoService)

-- resources
---- META-INF
-------- services
------------ com.example.spidemocontract.spi.SpiTestDemoService

• 修改com.example.spidemocontract.spi.SpiTestDemoService文件如下

com.example.spidemocontract.spi.impl.DefaultSpiTestDemoService

• 新增第二步一樣位置的接口類，以及對應的實現類

/**
* 這個接口類完全對應resources/META-INF/services/com.example.spidemocontract.spi.impl.DefaultSpiTestDemoService
**/
public interface SpiTestDemoService {
    void printLog();
    int getOrder();
}

/**
 * 將默認的設置為優先級最低，這是默認的SPI接口的實現類
 */
public class DefaultSpiTestDemoService implements SpiTestDemoService {
    @Override
    public int getOrder() {
        return Integer.MAX_VALUE;
    }
    @Override
    public void printLog() {
        System.out.println("輸出 DefaultSpiTestDemoService log");
    }
}

• 第二步：創建spi-demo項目，然后引入spi-demo-contract依賴

<dependency>
    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>spi-demo-contract</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <scope>compile</scope>
</dependency>

• 在resources目錄下新建如下目錄(MATE-INF/services)和文件(com.example.spidemocontract.spi.SpiTestDemoService)，文件名跟spi-demo-contract的完全一致

-- resources
---- META-INF
-------- services
------------ com.example.spidemocontract.spi.SpiTestDemoService

• 修改com.example.spidemocontract.spi.SpiTestDemoService（與依賴包的文件名稱完全一致，但內容指向了當前項目自定義的實現類）文件如下

com.example.spidemo.spi.OtherSpiTestDemoService

• 實現SPI接口，自定義spi-demo項目的實現類

/**
 * 其他，把他優先級設置的比較高
 */
public class OtherSpiTestDemoService implements SpiTestDemoService {
    // 后面我們用SPI類加載器獲取時，會根據order排序，越小優先級越高
    @Override
    public int getOrder() {
        return 0;
    }
    @Override
    public void printLog() {
        System.out.println("輸出 OtherSpiTestDemoService log");
    }
}

• 第三步：在spi-demo項目中用ServiceLoader進行加載SPI接口

public static void main(String[] args) {
    // 加載SPI
    Iterator<SpiTestDemoService> iterator = ServiceLoader.load(SpiTestDemoService.class).iterator();
    // 實現了ordered,會根據ordered返回值排序，優先級越高，越先取出來
    List<SpiTestDemoService> list = Lists.newArrayList(iterator)
            .stream().sorted(Comparator.comparing(SpiTestDemoService::getOrder))
            .collect(Collectors.toList());
    for (SpiTestDemoService item : list) {
        item.printLog();
    }
}

中間件是怎么實現SPI的？

Apollo-Client中的實現

• Apollo-Client初始化過程中，有一個SPI接口ConfigPropertySourcesProcessorHelper

// 當前接口會在resource/META-INF/services目錄下對應文件com.ctrip.framework.apollo.spring.spi.ConfigPropertySourcesProcessorHelper
public interface ConfigPropertySourcesProcessorHelper extends Ordered {
  void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException;
}

• 當前SPI中的默認實現為

public class DefaultConfigPropertySourcesProcessorHelper implements ConfigPropertySourcesProcessorHelper {
    @Override
    public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException {
        // .....各種注冊bean，初始化的流程
    }
    @Override
    public int getOrder() {
        // 優先級排序置為最低。方便其他自定義spi實現類能夠覆蓋
        return Ordered.LOWEST_PRECEDENCE;
    }
}

• 怎么選擇加載出自定義的SPI實現類

通過ServiceLoader.load(Xxxx.class)加載出所有實例，然后根據order來進行排序優先級，order最小的那個優先級最高，只取第一個數據candidates.get(0)并返回。
因為自定義SPI實現優先級可以設置得很高，所以就可以達到覆蓋默認實現的目的

public static <S extends Ordered> S loadPrimary(Class<S> clazz) {
    List<S> candidates = loadAllOrdered(clazz);
    return candidates.get(0);
}
public static <S extends Ordered> List<S> loadAllOrdered(Class<S> clazz) {
    Iterator<S> iterator = loadAll(clazz);

    if (!iterator.hasNext()) {
      throw new IllegalStateException(String.format(
          "No implementation defined in /META-INF/services/%s, please check whether the file exists and has the right implementation class!",
          clazz.getName()));
    }
    // 獲取迭代中的所有SPI實現實例,然后進行排序，取優先級最高的那個
    List<S> candidates = Lists.newArrayList(iterator);
    Collections.sort(candidates, new Comparator<S>() {
      @Override
      public int compare(S o1, S o2) {
        // the smaller order has higher priority
        return Integer.compare(o1.getOrder(), o2.getOrder());
      }
    });

    return candidates;
}

JDBC中的實現

• JDBC SPI中配置文件resources/META-INF/services/java.sql.Driver，并設置參數如下

com.example.app.driver.MyDriver

• 繼承SPI接口java.sql.Driver，實現MyDriver

public class MyDriver extends NonRegisteringDriver implements Driver {
    static {
        try {
            java.sql.DriverManager.registerDriver(new MyDriver());
        } catch (SQLException e) {
            throw new RuntimeException("Can't register driver!", e);
        }
    }
    public MyDriver() throws SQLException {}
    @Override
    public Connection connect(String url, Properties info) throws SQLException {
        System.out.println("MyDriver - 準備創建數據庫連接.url:" + url);
        System.out.println("JDBC配置信息：" + info);
        info.setProperty("user", "root");
        Connection connection = super.connect(url, info);
        System.out.println("MyDriver - 數據庫連接創建完成!" + connection.toString());
        return connection;
    }
}

• 寫main方法調用執行剛實現的自定義SPI實現

String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/test?serverTimezone=UTC";
String user = "root";
String password = "root";
Class.forName("com.example.app.driver.MyDriver");
Connection connection = DriverManager.getConnection(url, user, password);

• JDBC如何使用SPI簡單分析如下

獲取所有注冊的驅動（每個驅動的都遍歷一下，其實就是最晚注冊那個就用那個了，如果失敗就往下一個找）

// 獲取所有注冊的驅動（每個驅動的都遍歷一下，其實就是最晚注冊那個就用那個了，如果失敗就往下一個找）
 for(DriverInfo aDriver : registeredDrivers) {
    // If the caller does not have permission to load the driver then
    // skip it.
    if(isDriverAllowed(aDriver.driver, callerCL)) {
        try {
            println("    trying " + aDriver.driver.getClass().getName());
            Connection con = aDriver.driver.connect(url, info);
            if (con != null) {
                // Success!
                println("getConnection returning " + aDriver.driver.getClass().getName());
                return (con);
            }
        } catch (SQLException ex) {
            if (reason == null) {
                reason = ex;
            }
        }

    } else {
        println("    skipping: " + aDriver.getClass().getName());
    }
}

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