淺析Java SPI 與 dubbo SPI

更新時(shí)間：2021年05月29日 08:46:05 作者：煢祇

在Java中SPI是被用來(lái)設(shè)計(jì)給服務(wù)提供商做插件使用的。本文重點(diǎn)給大家介紹Java SPI 與 dubbo SPI的相關(guān)知識(shí)及區(qū)別介紹，感興趣的朋友跟隨小編一起學(xué)習(xí)下吧

Java原生SPI

面向接口編程+策略模式

實(shí)現(xiàn)

建立接口

Robot

public interface Robot {
    /**
     * 測(cè)試方法1
     */
    void sayHello();
}

多個(gè)實(shí)現(xiàn)類(lèi)實(shí)現(xiàn)接口

RobotA

public class RobotA implements Robot {
    public RobotA() {
        System.out.println("Happy RobotA is loaded");
    }
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("i am a very very happy Robot ");
    }
    public void sayBye(){}
}

RobotB

public class RobotB implements Robot {
    public RobotB() {
        System.out.println("SB RobotB is loaded");
    }
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("i am a da sha bi ");
    }
    public void sayBye(){}
}

配置實(shí)現(xiàn)類(lèi)與接口

在META-INF/services目錄下建立一個(gè)以接口全限定名為名字的文件,里面的內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)類(lèi)的全限定名

原理

通過(guò)ServiceLoader與配置文件中的全限定名加載所有實(shí)現(xiàn)類(lèi),根據(jù)迭代器獲取具體的某一個(gè)類(lèi)

我們通過(guò)對(duì)下面一段代碼的分析來(lái)說(shuō)明

ServiceLoader<Robot> serviceLoader=ServiceLoader.load(Robot.class);
serviceLoader.forEach(Robot::sayHello);

load(Robot.class)這個(gè)方法的目的只是為了設(shè)置類(lèi)加載器為線(xiàn)程上下文加載器,我們當(dāng)然可以不這么做,直接調(diào)用load(Class service,ClassLoader loader)方法

public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service) {
    ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
    return ServiceLoader.load(service, cl);
}

這個(gè)load方法其實(shí)也沒(méi)有做什么實(shí)質(zhì)的事,僅僅是實(shí)例化了一個(gè)ServiceLoad對(duì)象返回罷了

public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service,
                                        ClassLoader loader)
{
    return new ServiceLoader<>(service, loader);
}

那是不是構(gòu)造方法做了最核心的事呢?

private ServiceLoader(Class<S> svc, ClassLoader cl) {
    service = Objects.requireNonNull(svc, "Service interface cannot be null");
    loader = (cl == null) ? ClassLoader.getSystemClassLoader() : cl;
    acc = (System.getSecurityManager() != null) ? AccessController.getContext() : null;
    reload();
}
public void reload() {
    //這里的provider是一個(gè)對(duì)于已實(shí)例化對(duì)象的緩存,為Map類(lèi)型
        providers.clear();
        lookupIterator = new LazyIterator(service, loader);
    }

沒(méi)有,這里僅僅只是檢驗(yàn)了參數(shù)和權(quán)限這樣一些準(zhǔn)備操作.然后實(shí)例化了一個(gè)LazyIterator

這是LazyIterator的構(gòu)造函數(shù)

private LazyIterator(Class<S> service, ClassLoader loader) {
    this.service = service;
    this.loader = loader;
}

然后....,沒(méi)了,ServiceLoader<Robot> serviceLoader=ServiceLoader.load(Robot.class);執(zhí)行完畢了,到這里,并沒(méi)有實(shí)例化我們所需要的Robot對(duì)象,而僅僅只是返回了一個(gè)ServiceLoader對(duì)象

這時(shí)候如果我們?nèi)タ?code>serviceLoader的對(duì)象方法是這樣的

有用的只有這三個(gè)方法,reload上面已經(jīng)提到過(guò),只是重新實(shí)例化一個(gè)對(duì)象而已.

而另外兩個(gè)iterator()是個(gè)迭代器,foreach也只是用于迭代的語(yǔ)法糖罷了.如果我們debug的話(huà),會(huì)發(fā)現(xiàn)foreach的核心依舊會(huì)變成iterator(),好了,接下來(lái)重點(diǎn)看iterator()

public Iterator<S> iterator() {
    return new Iterator<S>() {

        Iterator<Map.Entry<String,S>> knownProviders
            = providers.entrySet().iterator();

        public boolean hasNext() {
            if (knownProviders.hasNext())
                return true;
            return lookupIterator.hasNext();
        }

        public S next() {
            if (knownProviders.hasNext())
                return knownProviders.next().getValue();
            return lookupIterator.next();
        }

        public void remove() {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }

    };

這個(gè)方法實(shí)際上是返回了一個(gè)Iterator對(duì)象.而通過(guò)這個(gè)Iterator,我們可以遍歷獲取我們所需要的Robot對(duì)象.

我們來(lái)看其用于獲取對(duì)象的next方法

 public S next() {
            if (knownProviders.hasNext())
                return knownProviders.next().getValue();
            return lookupIterator.next();
        }

這個(gè)方法是先在緩存里找,緩存里找不到,就需要用最開(kāi)始的實(shí)例化的lookupIterator找

再來(lái)看看它的next方法

public S next() {
    if (acc == null) {
        return nextService();
    } else {
        PrivilegedAction<S> action = new PrivilegedAction<S>() {
            public S run() { return nextService(); }
        };
        return AccessController.doPrivileged(action, acc);
    }
}

這方法的核心是nextService,我們繼續(xù)看實(shí)現(xiàn),這個(gè)方法比較長(zhǎng),我貼一部分核心

if (!hasNextService())
    throw new NoSuchElementException();
String cn = nextName;
nextName = null;
Class<?> c = null;
try {
    c = Class.forName(cn, false, loader);
} catch (ClassNotFoundException x) {
    fail(service,
         "Provider " + cn + " not found");
}

用hasNextService()判斷是否還可以繼續(xù)迭代,通過(guò)class.forName反射獲取實(shí)例,最后再加入到provider緩存中.于是基本邏輯就完成了.那nextName哪來(lái)的.是在hasNextService()中獲取的.

依舊只有核心代碼

//獲取文件
String fullName = PREFIX + service.getName();
if (loader == null)
    configs = ClassLoader.getSystemResources(fullName);
else
    configs = loader.getResources(fullName);
//解析文件配置
while ((pending == null) || !pending.hasNext()) {
                if (!configs.hasMoreElements()) {
                    return false;
                }
                pending = parse(service, configs.nextElement());
            }
            nextName = pending.next();

根據(jù)前綴(即META-INF/services)和接口的全限定名去找到對(duì)應(yīng)的配置文件.然后加載里面的配置,獲取具體實(shí)現(xiàn)類(lèi)的名字.

Dubbo增強(qiáng)SPI

實(shí)現(xiàn)

建立接口

與原生SPI不同,dubbo需要加入@SPI注解

Robot

@SPI
public interface Robot {
    /**
     * 測(cè)試方法1
     */
    void sayHello();
}

多個(gè)實(shí)現(xiàn)類(lèi)實(shí)現(xiàn)接口

RobotA

public class RobotA implements Robot {
    public RobotA() {
        System.out.println("Happy RobotA is loaded");
    }
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("i am a very very happy Robot ");
    }
    public void sayBye(){}
}

RobotB

public class RobotB implements Robot {
    public RobotB() {
        System.out.println("SB RobotB is loaded");
    }
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("i am a da sha bi ");
    }
    public void sayBye(){}
}

配置實(shí)現(xiàn)類(lèi)與接口

在META-INF/dubbo目錄下建立一個(gè)以接口全限定名為名字的文件,里面的內(nèi)容是自定義名字與類(lèi)的全限定名的鍵值對(duì),舉個(gè)例子

robotA = cn.testlove.double_dubbo.inter.impl.RobotA
robotB=cn.testlove.double_dubbo.inter.impl.RobotB

原理

我們通過(guò)對(duì)下列代碼的調(diào)用來(lái)進(jìn)行分析

ExtensionLoader<Robot> extensionLoader= ExtensionLoader.getExtensionLoader(Robot.class);
Robot robotB = extensionLoader.getExtension("robotB");

第一句代碼沒(méi)什么好說(shuō)的,只是獲取一個(gè)Robot的ExtensionLoader對(duì)象并且緩存在Map中,下次如果是同樣的接口可以直接從map中獲取

ExtensionLoader<T> loader = (ExtensionLoader<T>) EXTENSION_LOADERS.get(type);
if (loader == null) {
    EXTENSION_LOADERS.putIfAbsent(type, new ExtensionLoader<T>(type));
    loader = (ExtensionLoader<T>) EXTENSION_LOADERS.get(type);
}

再來(lái)看第二句代碼

//從緩存中找
final Holder<Object> holder = getOrCreateHolder(name);
Object instance = holder.get();
//雙重檢查
if (instance == null) {
    synchronized (holder) {
        instance = holder.get();
        if (instance == null) {
            instance = createExtension(name);
            holder.set(instance);
        }
    }
}

首先從緩存里找，找不到再創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象。

再看createExtension(name)方法

Class<?> clazz = getExtensionClasses().get(name);

T instance = (T) EXTENSION_INSTANCES.get(clazz);
if (instance == null) {
    EXTENSION_INSTANCES.putIfAbsent(clazz, clazz.newInstance());
    instance = (T) EXTENSION_INSTANCES.get(clazz);
}
injectExtension(instance);
Set<Class<?>> wrapperClasses = cachedWrapperClasses;
if (CollectionUtils.isNotEmpty(wrapperClasses)) {
    for (Class<?> wrapperClass : wrapperClasses) {
        instance = injectExtension((T) wrapperClass.getConstructor(type).newInstance(instance));
    }
}
initExtension(instance);
return instance;

注意對(duì)于Class<?> clazz = getExtensionClasses().get(name);這一句的理解，這一句是獲取配置文件中所有類(lèi)的Class實(shí)例，而不是獲取所有擴(kuò)展類(lèi)的實(shí)例。

接下來(lái)的流程其實(shí)也就簡(jiǎn)單了從EXTENSION_INSTANCES緩存中獲取instance實(shí)例,如果沒(méi)有,就借助Class對(duì)象實(shí)例化一個(gè),再放入緩存中

接著用這個(gè)instance去實(shí)例化一個(gè)包裝類(lèi)然后返回.自此,一個(gè)我們需要的對(duì)象產(chǎn)生了.

最后我們看看getExtensionClasses()這個(gè)方法

Map<String, Class<?>> classes = cachedClasses.get();
if (classes == null) {
    synchronized (cachedClasses) {
        classes = cachedClasses.get();
        if (classes == null) {
            classes = loadExtensionClasses();
            cachedClasses.set(classes);
        }
    }
}
return classes;

這里的classes就是用來(lái)存各個(gè)擴(kuò)展類(lèi)Class的Map緩存,如果不存在的話(huà),會(huì)調(diào)用loadExtensionClasses();去加載,剩下的就是找到對(duì)應(yīng)路徑下的配置文件,獲取全限定名了

上文我在分析Dubbo SPI時(shí),多次提到Map,緩存二詞,我們可以具體有以下這些.其實(shí)看名字就大概知道作用了

private final ConcurrentMap<Class<?>, String> cachedNames = new ConcurrentHashMap<>();
private final Holder<Map<String, Class<?>>> cachedClasses = new Holder<>()    
private final Map<String, Object> cachedActivates = new ConcurrentHashMap<>();
private final ConcurrentMap<String, Holder<Object>> cachedInstances = new ConcurrentHashMap<>();
private final Holder<Object> cachedAdaptiveInstance = new Holder<>();
private volatile Class<?> cachedAdaptiveClass = null;
private String cachedDefaultName;

對(duì)比原生的java SPI,dubbo的無(wú)疑更靈活,可以按需去加載某個(gè)類(lèi),也可以很便捷的通過(guò)自定義的名字去獲取類(lèi).而且Dubbo還支持setter注入.這點(diǎn)以后再講.

最后提一個(gè)問(wèn)題,java原生的SPI只有在用iterator遍歷到的時(shí)候才會(huì)實(shí)例化對(duì)象,那能不能在遇到自己想要的實(shí)現(xiàn)對(duì)象時(shí)就停止遍歷,避免不必要的資源消耗呢?

補(bǔ)充：下面看下Dubbo SPI 和 Java SPI 區(qū)別？