前言
SPI的全名为Service Provider Interface.大多数开发人员可能不熟悉,因为这个是针对厂商或者插件的。在java.util.ServiceLoader的文档里有比较详细的介绍。简单的总结下java spi机制的思想。我们系统里抽象的各个模块,往往有很多不同的实现方案,比如日志模块的方案,xml解析模块、jdbc模块的方案等。面向对象的设计里,我们一般推荐模块之间基于接口编程,模块之间不使用实现类进行硬编码。一旦代码里涉及具体的实现类,就违反了可拔插的原则,如果需要替换一种实现,就需要修改代码。为了实现在模块装配的时候动态指定具体实现类,这就需要一种服务发现机制。 java spi就是提供这种功能的机制:为某个接口寻找服务实现的机制。有点类似IOC的思想,将装配的控制权移到程序之外,在模块化设计中这个机制尤其重要。
工作原理
java spi的具体约定为: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/目录里同时创建一个以服务接口命名的文件。该文件里就是实现该服务接口的具体实现类。而当外部程序装配这个模块的时候,就能通过该jar包META-INF/services/里的配置文件找到具体的实现类名,并装载实例化,完成模块的注入。 基于这样一个约定就能很好的找到服务接口的实现类,而不需要再代码里指定。jdk提供服务实现查找的一个工具类:java.util.ServiceLoader。
public final class ServiceLoader<S> |
上述只是ServiceLoader的部分代码,描述了其是如何加载在classpath下所有jar中的META-INF/services/文件夹下的实现类的过程。
应用场景
1.common-logging
apache最早提供的日志的门面接口。只有接口,没有实现。具体方案由各提供商实现,发现日志提供商是通过扫描 META-INF/services/org.apache.commons.logging.LogFactory配置文件,通过读取该文件的内容找到日志提工商实现类。只要我们的日志实现里包含了这个文件,并在文件里指定LogFactory工厂接口的实现类即可。
2.jdbc
jdbc4.0以前,开发人员还需要基于Class.forName(“xxx.Driver”)的方式来装载驱动,jdbc4也基于spi的机制来发现驱动提供商了,可以通过META-INF/services/java.sql.Driver文件里指定实现类的方式来暴露驱动提供者,具体对比《jdbc 操作数据库详解》。
使用案例
下面以mysql jdbc的使用案例来进行说明java spi的具体使用过程。
mysql-connector-java-5.1.34.jar包结构说明:
java.sql.DriverManager部分源码:public class DriverManager {
// List of registered JDBC drivers
private final static CopyOnWriteArrayList<DriverInfo> registeredDrivers = new CopyOnWriteArrayList<>();
/**
* 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");
}
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;
}
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
public Void run() {
// java spi的在jdbc中的具体使用点
ServiceLoader<Driver> loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class);
Iterator<Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator();
try{
while(driversIterator.hasNext()) {
// 巧妙之处:通过迭代加载并初始化jdbc Driver实现类
driversIterator.next();
}
} catch(Throwable t) {}
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);
}
}
}
// 将Driver驱动注册到registeredDrivers
public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver)
throws SQLException {
registerDriver(driver, null);
}
public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver,
DriverAction da)
throws SQLException {
/* Register the driver if it has not already been added to our list */
if(driver != null) {
registeredDrivers.addIfAbsent(new DriverInfo(driver, da));
} else {
// This is for compatibility with the original DriverManager
throw new NullPointerException();
}
println("registerDriver: " + driver);
}
// 获取具体的jdbc connect
private static Connection getConnection(
String url, java.util.Properties info, Class<?> caller) throws SQLException {
ClassLoader callerCL = caller != null ? caller.getClassLoader() : null;
synchronized(DriverManager.class) {
if (callerCL == null) {
callerCL = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
}
}
if(url == null) {
throw new SQLException("The url cannot be null", "08001");
}
SQLException reason = null;
if(isDriverAllowed(aDriver.driver, callerCL)) {
try {
// 巧妙之处:遍历所有Driver驱动,如果指定的url符合
// boolean acceptsURL(String url) throws SQLException;
// 如果url符合设定的规则即创建connect,通过这样的方式来匹配具体的Driver
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());
}
// if we got here nobody could connect.
if (reason != null) {
println("getConnection failed: " + reason);
throw reason;
}
println("getConnection: no suitable driver found for "+ url);
throw new SQLException("No suitable driver found for "+ url, "08001");
}
com.mysql.jdbc.Driver源码: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{}
// 加载com.mysql.jdbc.Driver时,静态语句块初始化,向DriverManager注册mysql驱动
static {
try {
DriverManager.registerDriver(new Driver());
} catch (SQLException E) {
throw new RuntimeException("Can't register driver!");
}
}
}