杂谈java SPI机制

白日放歌须纵酒,青春作伴好还乡。这篇文章主要讲述杂谈java SPI机制相关的知识,希望能为你提供帮助。
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java常用机制 - SPI机制详解什么是SPI机制SPI(Service Provider Interface),是JDK内置的一种 服务提供发现机制,可以用来启用框架扩展和替换组件,主要是被框架的开发人员使用,比如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。Java中SPI机制主要思想是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,其核心思想就是 解耦。
SPI整体机制图如下:

杂谈java SPI机制

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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中查找服务的实现的工具类是:java.util.ServiceLoader
SPI机制的简单示例现在需要使用一个内容搜索接口,搜索的实现可能是基于文件系统的搜索,也可能是基于数据库的搜索。
  • 先定义好接口
public interface Search public List< String> searchDoc(String keyword);

  • 文件搜索实现
public class FileSearch implements Search @Override public List< String> searchDoc(String keyword) System.out.println("文件搜索 "+keyword); return null;

  • 数据库搜索实现
public class DatabaseSearch implements Search @Override public List< String> searchDoc(String keyword) System.out.println("数据搜索 "+keyword); return null;

  • resources 接下来可以在resources下新建META-INF/services/目录,然后新建接口全限定名的文件:com.cainiao.ys.spi.learn.FileSearch,里面加上我们需要用到的实现类
com.cainiao.ys.spi.learn.FileSearch

  • 测试方法
public class TestCase public static void main(String[] args) ServiceLoader< Search> s = ServiceLoader.load(Search.class); Iterator< Search> iterator = s.iterator(); while (iterator.hasNext()) Search search =iterator.next(); search.searchDoc("hello world");

可以看到输出结果:文件搜索 hello world,如果在com.cainiao.ys.spi.learn.Search文件里写上两个实现类,那最后的输出结果就是两行了。这就是因为ServiceLoader.load(Search.class)在加载某接口时,会去META-INF/services下找接口的全限定名文件,再根据里面的内容加载相应的实现类。这就是spi的思想,接口的实现由provider实现,provider只用在提交的jar包里的META-INF/services下根据平台定义的接口新建文件,并添加进相应的实现类内容就好。
SPI机制的广泛应用 SPI机制 - JDBC DriverManager
在JDBC4.0之前,开发有连接数据库的时候,通常会用Class.forName(" com.mysql.jdbc.Driver" )这句先加载数据库相关的驱动,然后再进行获取连接等的操作。
而JDBC4.0之后不需要用Class.forName(" com.mysql.jdbc.Driver" )来加载驱动,直接获取连接就可以了,现在这种方式就是使用了Java的SPI扩展机制来实现。
JDBC接口定义首先在java中定义了接口java.sql.Driver,并没有具体的实现,具体的实现都是由不同厂商来提供的。
mysql实现在mysql的jar包mysql-connector-java-6.0.6.jar中,可以找到META-INF/services目录,该目录下会有一个名字为java.sql.Driver的文件,文件内容是com.mysql.cj.jdbc.Driver,这里面的内容就是针对Java中定义的接口的实现。
postgresql实现同样在postgresql的jar包postgresql-42.0.0.jar中,也可以找到同样的配置文件,文件内容是org.postgresql.Driver,这是postgresql对Java的java.sql.Driver的实现。
使用方法上面说了,现在使用SPI扩展来加载具体的驱动,我们在Java中写连接数据库的代码的时候,不需要再使用Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")来加载驱动了,而是直接使用如下代码:
String url = "jdbc:xxxx://xxxx:xxxx/xxxx"; Connection conn = DriverManager.getConnection(url,username,password); .....

这里并没有涉及到spi的使用,接着看下面的解析。
源码实现上面的使用方法,就是普通的连接数据库的代码,并没有涉及到SPI的东西,但是有一点我们可以确定的是,没有写有关具体驱动的硬编码Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")!上面的代码可以直接获取数据库连接进行操作,但是跟SPI有啥关系呢?上面代码没有了加载驱动的代码,怎么去确定使用哪个数据库连接的驱动呢?这里就涉及到使用Java的SPI扩展机制来查找相关驱动的东西了,关于驱动的查找其实都在DriverManager中,DriverManager是Java中的实现,用来获取数据库连接,在DriverManager中有一个静态代码块如下:
static loadInitialDrivers(); println("JDBC DriverManager initialized");

可以看到是加载实例化驱动的,接着看loadInitialDrivers方法:
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() //使用SPI的ServiceLoader来加载接口的实现 ServiceLoader< Driver> loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class); Iterator< Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator(); try while(driversIterator.hasNext()) driversIterator.next(); catch(Throwable t) // Do nothingreturn 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);

上面的代码主要步骤是:
  • 从系统变量中获取有关驱动的定义。
  • 使用SPI来获取驱动的实现。
  • 遍历使用SPI获取到的具体实现,实例化各个实现类。
  • 根据第一步获取到的驱动列表来实例化具体实现类。
主要关注2,3步,这两步是SPI的用法,首先看第二步,使用SPI来获取驱动的实现,对应的代码是:
ServiceLoader< Driver> loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class);

这里没有去META-INF/services目录下查找配置文件,也没有加载具体实现类,做的事情就是封装了我们的接口类型和类加载器,并初始化了一个迭代器。
接着看第三步,遍历使用SPI获取到的具体实现,实例化各个实现类,对应的代码如下:
//获取迭代器 Iterator< Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator(); //遍历所有的驱动实现 while(driversIterator.hasNext()) driversIterator.next();

在遍历的时候,首先调用driversIterator.hasNext()方法,这里会搜索classpath下以及jar包中所有的META-INF/services目录下的java.sql.Driver文件,并找到文件中的实现类的名字,此时并没有实例化具体的实现类(ServiceLoader具体的源码实现在下面)。然后是调用driversIterator.next(); 方法,此时就会根据驱动名字具体实例化各个实现类了。现在驱动就被找到并实例化了。
可以看下截图,我在测试项目中添加了两个jar包,mysql-connector-java-6.0.6.jarpostgresql-42.0.0.0.jar,跟踪到DriverManager中之后:
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可以看到此时迭代器中有两个驱动,mysql和postgresql的都被加载了。
SPI机制 - Common-Logging
common-logging(也称Jakarta Commons Logging,缩写 JCL)是常用的日志库门面,首先,日志实例是通过LogFactory的getLog(String)方法创建的:
public static getLog(Class clazz) throws LogConfigurationException return getFactory().getInstance(clazz);

LogFatory是一个抽象类,它负责加载具体的日志实现,分析其Factory getFactory()方法:
public static org.apache.commons.logging.LogFactory getFactory() throws LogConfigurationException // Identify the class loader we will be using ClassLoader contextClassLoader = getContextClassLoaderInternal(); if (contextClassLoader == null) // This is an odd enough situation to report about. This // output will be a nuisance on JDK1.1, as the system // classloader is null in that environment. if (isDiagnosticsEnabled()) logDiagnostic("Context classloader is null."); // Return any previously registered factory for this class loader org.apache.commons.logging.LogFactory factory = getCachedFactory(contextClassLoader); if (factory != null) return factory; if (isDiagnosticsEnabled()) logDiagnostic( "[LOOKUP] LogFactory implementation requested for the first time for context classloader " + objectId(contextClassLoader)); logHierarchy("[LOOKUP] ", contextClassLoader); // Load properties file. // // If the properties file exists, then its contents are used as // "attributes" on the LogFactory implementation class. One particular // property may also control which LogFactory concrete subclass is // used, but only if other discovery mechanisms fail.. // // As the properties file (if it exists) will be used one way or // another in the end we may as well look for it first. // classpath根目录下寻找commons-logging.properties Properties props = getConfigurationFile(contextClassLoader, FACTORY_PROPERTIES); // Determine whether we will be using the thread context class loader to // load logging classes or not by checking the loaded properties file (if any). // classpath根目录下commons-logging.properties是否配置use_tccl ClassLoader baseClassLoader = contextClassLoader; if (props != null) String useTCCLStr = props.getProperty(TCCL_KEY); if (useTCCLStr != null) // The Boolean.valueOf(useTCCLStr).booleanValue() formulation // is required for Java 1.2 compatibility. if (Boolean.valueOf(useTCCLStr).booleanValue() == false) // Dont use current context classloader when locating any // LogFactory or Log classes, just use the class that loaded // this abstract class. When this class is deployed in a shared // classpath of a container, it means webapps cannot deploy their // own logging implementations. It also means that it is up to the // implementation whether to load library-specific config files // from the TCCL or not. baseClassLoader = thisClassLoader; // 这里真正开始决定使用哪个factory // 首先,尝试查找vm系统属性org.apache.commons.logging.LogFactory,其是否指定factory // Determine which concrete LogFactory subclass to use. // First, try a global system property if (isDiagnosticsEnabled()) logDiagnostic("[LOOKUP] Looking for system property [" + FACTORY_PROPERTY + "] to define the LogFactory subclass to use..."); try String factoryClass = getSystemProperty(FACTORY_PROPERTY, null); if (factoryClass != null) if (isDiagnosticsEnabled()) logDiagnostic("[LOOKUP] Creating an instance of LogFactory class " + factoryClass + " as specified by system property " + FACTORY_PROPERTY); factory = newFactory(factoryClass, baseClassLoader, contextClassLoader); else if (isDiagnosticsEnabled()) logDiagnostic("[LOOKUP] No system property [" + FACTORY_PROPERTY + "] defined."); catch (SecurityException e) if (isDiagnosticsEnabled()) logDiagnostic("[LOOKUP] A security exception occurred while trying to create an" + " instance of the custom factory class" + ": [" + trim(e.getMessage()) + "]. Trying alternative implementations..."); // ignore catch (RuntimeException e) // This is not consistent with the behaviour when a bad LogFactory class is // specified in a services file. // // One possible exception that can occur here is a ClassCastException when // the specified class wasnt castable to this LogFactory type. if (isDiagnosticsEnabled()) logDiagnostic("[LOOKUP] An exception occurred while trying to create an" + " instance of the custom factory class" + ": [" + trim(e.getMessage()) + "] as specified by a system property."); throw e; // 第二,尝试使用java spi服务发现机制,载META-INF/services下寻找org.apache.commons.logging.LogFactory实现 // Second, try to find a service by using the JDK1.3 class // discovery mechanism, which involves putting a file with the name // of an interface class in the META-INF/services directory, where the // contents of the file is a single line specifying a concrete class // that implements the desired interface.if (factory == null) if (isDiagnosticsEnabled()) logDiagnostic("[LOOKUP] Looking for a resource file of name [" + SERVICE_ID + "] to define the LogFactory subclass to use..."); try // META-INF/services/org.apache.commons.logging.LogFactory, SERVICE_ID final InputStream is = getResourceAsStream(contextClassLoader, SERVICE_ID); if (is != null) // This code is needed by EBCDIC and other strange systems. // Its a fix for bugs reported in xerces BufferedReader rd; try rd = new BufferedReader(new InputStreamReader(is, "UTF-8")); catch (java.io.UnsupportedEncodingException e) rd = new BufferedReader(new InputStreamReader(is)); String factoryClassName = rd.readLine(); rd.close(); if (factoryClassName != null & & !"".equals(factoryClassName)) if (isDiagnosticsEnabled()) logDiagnostic("[LOOKUP]Creating an instance of LogFactory class " + factoryClassName + " as specified by file " + SERVICE_ID + " which was present in the path of the context classloader."); factory = newFactory(factoryClassName, baseClassLoader, contextClassLoader); else // is == null if (isDiagnosticsEnabled()) logDiagnostic("[LOOKUP] No resource file with name " + SERVICE_ID + " found."); catch (Exception ex) // note: if the specified LogFactory class wasnt compatible with LogFactory // for some reason, a ClassCastException will be caught here, and attempts will // continue to find a compatible class. if (isDiagnosticsEnabled()) logDiagnostic( "[LOOKUP] A security exception occurred while trying to create an" + " instance of the custom factory class" + ": [" + trim(ex.getMessage()) + "]. Trying alternative implementations..."); // ignore// 第三,尝试从classpath根目录下的commons-logging.properties中查找org.apache.commons.logging.LogFactory属性指定的factory // Third try looking into the properties file read earlier (if found)if (factory == null) if (props != null) if (isDiagnosticsEnabled()) logDiagnostic( "[LOOKUP] Looking in properties file for entry with key " + FACTORY_PROPERTY + " to define the LogFactory subclass to use..."); String factoryClass = props.getProperty(FACTORY_PROPERTY); if (factoryClass != null) if (isDiagnosticsEnabled()) logDiagnostic( "[LOOKUP] Properties file specifies LogFactory subclass " + factoryClass + ""); factory = newFactory(factoryClass, baseClassLoader, contextClassLoader); // TODO: think about whether we need to handle exceptions from newFactory else if (isDiagnosticsEnabled()) logDiagnostic("[LOOKUP] Properties file has no entry specifying LogFactory subclass."); else if (isDiagnosticsEnabled()) logDiagnostic("[LOOKUP] No properties file available to determine" + " LogFactory subclass from.."); // 最后,使用后备factory实现,org.apache.commons.logging.impl.LogFactoryImpl // Fourth, try the fallback implementation classif (factory == null) if (isDiagnosticsEnabled()) logDiagnostic( "[LOOKUP] Loading the default LogFactory implementation " + FACTORY_DEFAULT + " via the same classloader that loaded this LogFactory" + " class (ie not looking in the context classloader)."); // Note: unlike the above code which can try to load custom LogFactory // implementations via the TCCL, we dont try to load the default LogFactory // implementation via the context classloader because: // * that can cause problems (see comments in newFactory method) // * no-one should be customising the code of the default class // Yes, we do give up the ability for the child to ship a newer // version of the LogFactoryImpl class and have it used dynamically // by an old LogFactory class in the parent, but that isnt // necessarily a good idea anyway. factory = newFactory(FACTORY_DEFAULT, thisClassLoader, contextClassLoader); if (factory != null) /** * Always cache using context class loader. */ cacheFactory(contextClassLoader, factory); if (props != null) Enumeration names = props.propertyNames(); while (names.hasMoreElements()) String name = (String) names.nextElement(); String value = https://www.songbingjia.com/android/props.getProperty(name); factory.setAttribute(name, value); return factory;

可以看出,抽象类LogFactory加载具体实现的步骤如下:
  • 从vm系统属性org.apache.commons.logging.LogFactory
  • 使用SPI服务发现机制,发现org.apache.commons.logging.LogFactory的实现
  • 查找classpath根目录commons-logging.properties的org.apache.commons.logging.LogFactory属性是否指定factory实现
  • 使用默认factory实现,org.apache.commons.logging.impl.LogFactoryImpl
LogFactory的getLog()方法返回类型是org.apache.commons.logging.Log接口,提供了从trace到fatal方法。
可确定,如果日志实现提供者只要实现该接口,并且使用继承自org.apache.commons.logging.LogFactory的子类创建Log,必然可以构建一个松耦合的日志系统。
SPI机制 - 插件体系
Eclipse使用OSGi作为插件系统的基础,动态添加新插件和停止现有插件,以动态的方式管理组件生命周期。
一般来说,插件的文件结构必须在指定目录下包含以下三个文件:
  • META-INF/MANIFEST.MF: 项目基本配置信息,版本、名称、启动器等
  • build.properties: 项目的编译配置信息,包括,源代码路径、输出路径
  • plugin.xml:插件的操作配置信息,包含弹出菜单及点击菜单后对应的操作执行类等
当eclipse启动时,会遍历plugins文件夹中的目录,扫描每个插件的清单文件MANIFEST.MF,并建立一个内部模型来记录它所找到的每个插件的信息,就实现了动态添加新的插件。
这也意味着是eclipse制定了一系列的规则,像是文件结构、类型、参数等。插件开发者遵循这些规则去开发自己的插件,eclipse并不需要知道插件具体是怎样开发的,只需要在启动的时候根据配置文件解析、加载到系统里就好了,是spi思想的一种体现。
SPI机制 - Spring中SPI机制
在springboot的自动装配过程中,最终会加载META-INF/spring.factories文件,而加载的过程是由SpringFactoriesLoader加载的。从CLASSPATH下的每个Jar包中搜寻所有META-INF/spring.factories配置文件,然后将解析properties文件,找到指定名称的配置后返回。需要注意的是,其实这里不仅仅是会去ClassPath路径下查找,会扫描所有路径下的Jar包,只不过这个文件只会在Classpath下的jar包中。
public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.factories"; // spring.factories文件的格式为:key=value1,value2,value3 // 从所有的jar包中找到META-INF/spring.factories文件 // 然后从文件中解析出key=factoryClass类名称的所有value值 public static List< String> loadFactoryNames(Class< ?> factoryClass, ClassLoader classLoader) String factoryClassName = factoryClass.getName(); // 取得资源文件的URL Enumeration< URL> urls = (classLoader != null ? classLoader.getResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION) : ClassLoader.getSystemResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION)); List< String> result = new ArrayList< String> (); // 遍历所有的URL while (urls.hasMoreElements()) URL url = urls.nextElement(); // 根据资源文件URL解析properties文件,得到对应的一组@Configuration类 Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(new UrlResource(url)); String factoryClassNames = properties.getProperty(factoryClassName); // 组装数据,并返回 result.addAll(Arrays.asList(StringUtils.commaDelimitedListToStringArray(factoryClassNames))); return result;

SPI机制深入理解 SPI机制通常怎么使用
流程:
  • 有关组织或者公司定义标准。
  • 具体厂商或者框架开发者实现。
  • 程序猿使用。
定义标准定义标准,就是定义接口。比如接口java.sql.Driver
具体厂商或者框架开发者实现厂商或者框架开发者开发具体的实现:
META-INF/services目录下定义一个名字为接口全限定名的文件,比如java.sql.Driver文件,文件内容是具体的实现名字,比如me.cxis.sql.MyDriver。写具体的实现me.cxis.sql.MyDriver,都是对接口Driver的实现。
程序猿使用引用具体厂商的jar包来实现我们的功能:
ServiceLoader< Driver> loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class); //获取迭代器 Iterator< Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator(); //遍历 while(driversIterator.hasNext()) driversIterator.next(); //可以做具体的业务逻辑

使用规范总结一下jdk spi需要遵循的规范
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SPI和API的区别是什么
这里实际包含两个问题,第一个SPI和API的区别?第二个什么时候用API,什么时候用SPI?SPI - “接口”位于“调用方”所在的“包”中
  • 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。
  • 常见的例子是:插件模式的插件。
API - “接口”位于“实现方”所在的“包”中
  • 概念上更接近实现方。
  • 组织上位于实现方所在的包中。
  • 实现和接口在一个包中。
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SPI机制实现原理
不妨看下JDK中ServiceLoader& lt; S& gt; 方法的具体实现:
//ServiceLoader实现了Iterable接口,可以遍历所有的服务实现者 public final class ServiceLoader< S> implements Iterable< S> //查找配置文件的目录 private static final String PREFIX = "META-INF/services/"; //表示要被加载的服务的类或接口 private final Class< S> service; //这个ClassLoader用来定位,加载,实例化服务提供者 private final ClassLoader loader; // 访问控制上下文 private final AccessControlContext acc; // 缓存已经被实例化的服务提供者,按照实例化的顺序存储 private LinkedHashMap< String,S> providers = new LinkedHashMap< > (); // 迭代器 private LazyIterator lookupIterator; //重新加载,就相当于重新创建ServiceLoader了,用于新的服务提供者安装到正在运行的Java虚拟机中的情况。 public void reload() //清空缓存中所有已实例化的服务提供者 providers.clear(); //新建一个迭代器,该迭代器会从头查找和实例化服务提供者 lookupIterator = new LazyIterator(service, loader); //私有构造器 //使用指定的类加载器和服务创建服务加载器 //如果没有指定类加载器,使用系统类加载器,就是应用类加载器。 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(); //解析失败处理的方法 private static void fail(Class< ?> service, String msg, Throwable cause) throws ServiceConfigurationErrorthrow new ServiceConfigurationError(service.getName() + ": " + msg, cause); private static void fail(Class< ?> service, String msg) throws ServiceConfigurationErrorthrow new ServiceConfigurationError(service.getName() + ": " + msg); private static void fail(Class< ?> service, URL u, int line, String msg) throws ServiceConfigurationErrorfail(service, u + ":" + line + ": " + msg); //解析服务提供者配置文件中的一行 //首先去掉注释校验,然后保存 //返回下一行行号 //重复的配置项和已经被实例化的配置项不会被保存 private int parseLine(Class< ?> service, URL u, BufferedReader r, int lc, List< String> names) throws IOException, ServiceConfigurationError//读取一行 String ln = r.readLine(); if (ln == null) return -1; //#号代表注释行 int ci = ln.indexOf(#); if (ci > = 0) ln = ln.substring(0, ci); ln = ln.trim(); int n = ln.length(); if (n != 0) if ((ln.indexOf( ) > = 0) || (ln.indexOf(\\t) > = 0)) fail(service, u, lc, "Illegal configuration-file syntax"); int cp = ln.codePointAt(0); if (!Character.isJavaIdentifierStart(cp)) fail(service, u, lc, "Illegal provider-class name: " + ln); for (int i = Character.charCount(cp); i < n; i += Character.charCount(cp)) cp = ln.codePointAt(i); if (!Character.isJavaIdentifierPart(cp) & & (cp != .)) fail(service, u, lc, "Illegal provider-class name: " + ln); if (!providers.containsKey(ln) & & !names.contains(ln)) names.add(ln); return lc + 1; //解析配置文件,解析指定的url配置文件 //使用parseLine方法进行解析,未被实例化的服务提供者会被保存到缓存中去 private Iterator< String> parse(Class< ?> service, URL u) throws ServiceConfigurationErrorInputStream in = null; BufferedReader r = null; ArrayList< String> names = new ArrayList< > (); try in = u.openStream(); r = new BufferedReader(new InputStreamReader(in, "utf-8")); int lc = 1; while ((lc = parseLine(service, u, r, lc, names)) > = 0); return names.iterator(); //服务提供者查找的迭代器 private class LazyIterator implements Iterator< S> Class< S> service; //服务提供者接口 ClassLoader loader; //类加载器 Enumeration< URL> configs = null; //保存实现类的url Iterator< String> pending = null; //保存实现类的全名 String nextName = null; //迭代器中下一个实现类的全名private LazyIterator(Class< S> service, ClassLoader loader) this.service = service; this.loader = loader; private boolean hasNextService() if (nextName != null) return true; if (configs == null) try String fullName = PREFIX + service.getName(); if (loader == null) configs = ClassLoader.getSystemResources(fullName); else configs = loader.getResources(fullName); while ((pending == null) || !pending.hasNext()) if (!configs.hasMoreElements()) return false; pending = parse(service, configs.nextElement()); nextName = pending.next(); return true; private S nextService() if (!hasNextService()) throw new NoSuchElementException(); String cn = nextName; nextName = null; Class< ?> c = null; try c = Class.forName(cn, false, loader); if (!service.isAssignableFrom(c)) fail(service, "Provider " + cn+ " not a subtype"); try S p = service.cast(c.newInstance()); providers.put(cn, p); return p; public boolean hasNext() if (acc == null) return hasNextService(); else PrivilegedAction< Boolean> action = new PrivilegedAction< Boolean> () public Boolean run()return hasNextService(); ; return AccessController.doPrivileged(action, acc); 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); public void remove() throw new UnsupportedOperationException(); //获取迭代器 //返回遍历服务提供者的迭代器 //以懒加载的方式加载可用的服务提供者 //懒加载的实现是:解析配置文件和实例化服务提供者的工作由迭代器本身完成 public Iterator< S> iterator() return new Iterator< S> () //按照实例化顺序返回已经缓存的服务提供者实例 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(); ; //为指定的服务使用指定的类加载器来创建一个ServiceLoader public static < S> ServiceLoader< S> load(Class< S> service, ClassLoader loader)return new ServiceLoader< > (service, loader); //使用线程上下文的类加载器来创建ServiceLoader public static < S> ServiceLoader< S> load(Class< S> service) ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); return ServiceLoader.load(service, cl); //使用扩展类加载器为指定的服务创建ServiceLoader //只能找到并加载已经安装到当前Java虚拟机中的服务提供者,应用程序类路径中的服务提供者将被忽略 public static < S> ServiceLoader< S> loadInstalled(Class< S> service) ClassLoader cl = ClassLoader.getSystemClassLoader(); ClassLoader prev = null; while (cl != null) prev = cl; cl = cl.getParent(); return ServiceLoader.load(service, prev); public String toString() return "java.util.ServiceLoader[" + service.getName() + "]";

首先,ServiceLoader实现了Iterable接口,所以它有迭代器的属性,这里主要都是实现了迭代器的hasNextnext方法。这里主要都是调用的lookupIterator的相应hasNextnext方法,lookupIterator是懒加载迭代器。
其次,LazyIterator中的hasNext方法,静态变量PREFIX就是”META-INF/services/”目录,这也就是为什么需要在classpath下的META-INF/services/目录里创建一个以服务接口命名的文件。
最后,通过反射方法Class.forName()加载类对象,并用newInstance方法将类实例化,并把实例化后的类缓存到providers对象中,(LinkedHashMap& lt; String,S& gt; 类型)然后返回实例对象。
所以我们可以看到ServiceLoader不是实例化以后,就去读取配置文件中的具体实现,并进行实例化。而是等到使用迭代器去遍历的时候,才会加载对应的配置文件去解析,调用hasNext方法的时候会去加载配置文件进行解析,调用next方法的时候进行实例化并缓存。
所有的配置文件只会加载一次,服务提供者也只会被实例化一次,重新加载配置文件可使用reload方法。
SPI机制的缺陷
SPI机制的缺陷:
  • 不能按需加载,需要遍历所有的实现,并实例化,然后在循环中才能找到我们需要的实现。如果不想用某些实现类,或者某些类实例化很耗时,它也被载入并实例化了,这就造成了浪费。
  • 获取某个实现类的方式不够灵活,只能通过 Iterator 形式获取,不能根据某个参数来获取对应的实现类。
  • 多个并发多线程使用 ServiceLoader 类的实例是不安全的。
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