概述
# Java 基础之 SPI 机制
在前几天的译文 [Java中的类加载器](https://chenyongjun.vip/articles/67) 中有部分关于ContextClassLoader的内容,涉及到SPI机制,本文将学习下相关知识。
## 什么是SPI?
SPI全称为 **Service Provider Interface**,直译为 **服务提供者接口**,翻译成中文后比较拗口,难以理解。
简单来说,**SPI通过将服务的接口与实现分离以实现解耦,提高程序拓展性的机制,达到插拔式的效果**。相同的标准,各服务厂商可以提供不同的实现。这尤其适合于面对未知的实现或者对拓展开放的系统,可以先行制定标准,服务提供者根据标准提供实现即可。
Java中使用SPI机制的例子很多,例举几个:
* 数据库驱动 ( *java.sql.Driver* ),各数据库厂商(Mysql、Oracle等)可以遵守规范独立开发自己的驱动
* Servlet容器初始化接口( *javax.servlet.ServletContainerInitializer* ),Tomcat提供了实现
* Apache common-logging 中提供的日志接口,许多日志框架做了实现
稍微延伸一下,其实不仅仅是Java,像计算机行业的各种规范、协议也是类似的。甚至生活中的例子,如:
* 命题作文:设立标题,大家各自发挥成文
* 手机壳:根据手机尺寸标准,实现各式各样的手机壳
* 喜剧:以逗笑观众为标准,各表演者以不同的作品与形式为观众送去欢乐
扯的有点远,下面以一个简单例子演示下。
## SPI HelloWorld
首先,了解下SPI机制的约定(约定优于配置理念):
* 在 `META-INF/services/` 目录下创建一个以 **接口全限定名** 命名的文件,文件内容为 **实现类的全限定名**
* 使用 *java.util.ServiceLoader* 来动态加载 `META-INF/services/` 下的实现类
* 实现类必须有一个无参构造器
假设森林动物园举行歌唱比赛,各参赛动物选手需高歌一曲。我们定义一个接口 `Animal`,标准为 `sing()` 唱歌。
创建一个普通maven项目,创建以下对象。
```java
// Animal接口, 制定了 sing() 标准
public interface Animal {
void sing();
}
```
三位参赛选手,分别实现了`sing()` 标准
`Cat.java`
```java
public class Cat implements Animal {
public void sing() {
System.out.println("喵~");
}
}
```
`Cuckoo.java`
```java
public class Cuckoo implements Animal {
public void sing() {
System.out.println("布谷~");
}
}
```
`Dog.java`
```java
public class Dog implements Animal {
public void sing() {
System.out.println("汪~");
}
}
```
在resource下创建`META-INF/services`目录,下面创建以接口全限定名`org.utopiavip.spi.Animal`命名的文件,内容为三位实现者:
```java
org.utopiavip.spi.Cat
org.utopiavip.spi.Dog
org.utopiavip.spi.Cuckoo
```
将项目打成jar包。
在另一个项目中引入该jar包,测试类如下:
```java
public class SpiDemo {
public ServiceLoader serviceLoader = ServiceLoader.load(Animal.class);
public static void main(String args[]) {
SpiDemo spiDemo = new SpiDemo();
spiDemo.sing();
}
public void sing() {
for (Animal singer : serviceLoader) {
singer.sing();
}
}
}
```
运行后输出如下:
```
喵~
汪~
布谷~
```
小例子就完成了。
## Mysql驱动Demo
Mysql驱动包中对 *java.sql.Driver* 的实现类为 *com.mysql.fabric.jdbc.FabricMySQLDriver*
![](https://imgcdn.chenyongjun.vip/2018/08/23/4b654a61115d414db957ffcf3488d6d5.png)
再看看接口和实现类的ClassLoader。
```java
System.out.println(java.sql.Driver.class.getClassLoader());
System.out.println(com.mysql.fabric.jdbc.FabricMySQLDriver.class.getClassLoader());
```
输出结果如下:
```
null
sun.misc.Launcher$AppClassLoader@135fbaa4
```
null表示Bootstrap class loader(SPI的接口都由Bootstrap class loader加载),而实现类是由AppClassLoader加载的。
## ContextClassLoader
类加载规则中有这么一点:**一个类中所关联的其他类都由当前类的加载器进行加载**。
仍然以Driver为例,Java中使用DriverManager来获取JDBC连接,*DriverManager* 位于 *rt.jar* 中,由Bootstrap class loader负责加载。
```java
java.sql.DriverManager.getConnection("url", "user", "pwd")
```
在getConnection()的调用过程中,需要加载 *java.sql.Driver* 的实现类 *com.mysql.fabric.jdbc.FabricMySQLDriver*,可Bootstrap class loader无法找到该实现类,因为FabricMySQLDriver由System class loader加载。
这是由于类加载的委派原则及可见性制约,Bootstrap class loader将无法获取子加载器System class loader中加载的FabricMySQLDriver类。
为了解决这个问题,提出了 **ContextClassLoader** 概念,**绕开委派原则,既然当前的加载器是Bootstrap class loader,导致无法加载FabricMySQLDriver类,那就变更当前的class loader,想加载谁就加载谁!**虽然有点流氓派头,但确实是这么干的。规则是人定的,变更规则成本太高,就搞点特殊化。
`java.lang.Thread` 有个NB的方法 `setContextClassLoader()`,用来变更当前线程的class loader。
```java
public void setContextClassLoader(ClassLoader cl) {
SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
if (sm != null) {
sm.checkPermission(new RuntimePermission("setContextClassLoader"));
}
contextClassLoader = cl;
}
```
**contextClassLoader** 取名也很有趣,当前线程的 context ClassLoader。特殊化也就搞一小会,不大范围搞。
```java
/* The context ClassLoader for this thread */
private ClassLoader contextClassLoader;
```
## 小结
BB这么多,SPI其实非常简单:大佬们定规矩(规范),兄弟们实现后放到约定的地方(`META-INF/service/`),包装上写好是啥东西(接口全限定名),包装里写清楚东西放哪儿了(实现类全限定名)。
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最后
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