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SPI 全称为 Service Provider Interface，是一种服务发现机制。
SPI 的本质是将接口实现类的全限定名配置在文件中，并由服务加载器读取配置文件，加载实现类。这样可以在运行时，动态为接口替换实现类。正因此特性，我们可以很容易的通过 SPI 机制为我们的程序提供拓展功能。
本节通过一个示例演示 Java SPI 的使用方法。首先，我们定义一个接口，名称为 Robot。
public interface Robot {
void sayHello();
}
接下来定义两个实现类，分别为 OptimusPrime 和 Bumblebee。
public class OptimusPrime implements Robot {
@Override
public void sayHello() {
System.out.println("Hello, I am Optimus Prime.");
}
}
public class Bumblebee implements Robot {
@Override
public void sayHello() {
System.out.println("Hello, I am Bumblebee.");
}
}
接下来 META-INF/services 文件夹下创建一个文件，名称为 Robot 的全限定名 org.apache.spi.Robot 。文件内容为实现类的全限定的类名，如下：
org.apache.spi.OptimusPrime
org.apache.spi.Bumblebee
做好所需的准备工作，接下来编写代码进行测试。
public class JavaSPITest {
@Test
public void sayHello() throws Exception {
ServiceLoader<Robot> serviceLoader = ServiceLoader.load(Robot.class);
System.out.println("Java SPI");
// 1. forEach 模式
serviceLoader.forEach(Robot::sayHello);
// 2. 迭代器模式
Iterator<Robot> iterator = serviceLoader.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Robot robot = iterator.next();
//System.out.println(robot);
//robot.sayHello();
}
}
}
最后来看一下测试结果，如下 ：
在JDBC4.0 之前，我们开发有连接数据库的时候，通常先加载数据库相关的驱动，然后再进行获取连接等的操作。
// STEP 1: Register JDBC driver
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
// STEP 2: Open a connection
String url = "jdbc:xxxx://xxxx:xxxx/xxxx";
Connection conn = DriverManager.getConnection(url,username,password);
JDBC4.0之后使用了 Java 的 SPI 扩展机制，不再需要用 Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver") 来加载驱动，直接就可以获取 JDBC 连接。
接下来，我们来看看应用如何加载 MySQL JDBC 8.0.22 驱动：
首先 DriverManager类是驱动管理器，也是驱动加载的入口。
/**
* 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");
}
在 Java 中，static 块用于静态初始化，它在类被加载到 Java 虚拟机中时执行。
静态块会加载实例化驱动，接下来我们看看loadInitialDrivers 方法。
加载驱动代码包含四个步骤：
系统变量中获取有关驱动的定义。
使用 SPI 来获取驱动的实现类（字符串的形式）。
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。
我们重点关注 SPI 的用法，首先看第二步，使用 SPI 来获取驱动的实现类 , 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：
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。
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。
我们根据第一节 JDK SPI 示例，学习 ServiceLoader 类的实现。
进入 ServiceLoader 类的load方法：
public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service) {
ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
return ServiceLoader.load(service, cl);
}
public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service , ClassLoader loader) {
return new ServiceLoader<>(service, loader);
}
上面的代码，load 方法会通过传递的服务类型和类加载器 classLoader 创建一个 ServiceLoader 对象。
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();
}
// 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<>();
public void reload() {
providers.clear();
lookupIterator = new LazyIterator(service, loader);
}
私有构造器会创建懒迭代器 LazyIterator 对象 ，所谓懒迭代器，就是对象初始化时，仅仅是初始化，只有在真正调用迭代方法时，才执行加载逻辑。
示例代码中创建完 serviceLoader 之后，接着调用iterator()方法：
Iterator<Robot> iterator = serviceLoader.iterator();
// 迭代方法实现
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();
}
};
}
迭代方法的实现本质是调用懒迭代器 lookupIterator 的 hasNext() 和 next() 方法。
1、hasNext() 方法
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);
}
}
懒迭代器的hasNextService方法首先会通过加载器通过文件全名获取配置对象 Enumeration<URL> configs ，然后调用解析parse方法解析classpath下的META-INF/services/目录里以服务接口命名的文件。
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);
} catch (IOException x) {
fail(service, "Error locating configuration files", x);
}
}
while ((pending == null) || !pending.hasNext()) {
if (!configs.hasMoreElements()) {
return false;
}
pending = parse(service, configs.nextElement());
}
nextName = pending.next();
return true;
}
当 hasNextService 方法返回 true ， 我们可以调用迭代器的 next 方法 ，本质是调用懒加载器 lookupIterator 的 next() 方法：
2、next() 方法
Robot robot = iterator.next();
// 调用懒加载器 lookupIterator 的 `next()` 方法
private S nextService() {
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");
}
if (!service.isAssignableFrom(c)) {
fail(service,
"Provider " + cn + " not a subtype");
}
try {
S p = service.cast(c.newInstance());
providers.put(cn, p);
return p;
} catch (Throwable x) {
fail(service,
"Provider " + cn + " could not be instantiated",
x);
}
throw new Error(); // This cannot happen
}
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<String,S>类型，然后返回实例对象。
通过上面的解析，可以发现，我们使用 JDK SPI 机制的缺陷 ：
Spring SPI 沿用了 Java SPI 的设计思想，Spring 采用的是 spring.factories 方式实现 SPI 机制，可以在不修改 Spring 源码的前提下，提供 Spring 框架的扩展性。
1、创建 MyTestService 接口
public interface MyTestService {
void printMylife();
}
2、创建 MyTestService 接口实现类
public class WorkTestService implements MyTestService {
public WorkTestService(){
System.out.println("WorkTestService");
}
public void printMylife() {
System.out.println("我的工作");
}
}
public class FamilyTestService implements MyTestService {
public FamilyTestService(){
System.out.println("FamilyTestService");
}
public void printMylife() {
System.out.println("我的家庭");
}
}
3、在资源文件目录，创建一个固定的文件 META-INF/spring.factories。
#key是接口的全限定名，value是接口的实现类
com.courage.platform.sms.demo.service.MyTestService = com.courage.platform.sms.demo.service.impl.FamilyTestService,com.courage.platform.sms.demo.service.impl.WorkTestService
4、运行代码
// 调用 SpringFactoriesLoader.loadFactories 方法加载 MyTestService 接口所有实现类的实例
List<MyTestService> myTestServices = SpringFactoriesLoader.loadFactories(
MyTestService.class,
Thread.currentThread().getContextClassLoader()
);
for (MyTestService testService : myTestServices) {
testService.printMylife();
}
运行结果：
FamilyTestService
WorkTestService
我的家庭
我的工作
Spring SPI 机制非常类似 ，但还是有一些差异：
spring.factories 一个配置文件。和 Java SPI 一样，Spring SPI 也无法获取某个固定的实现，只能按顺序获取所有实现。
基于 Java SPI 的缺陷无法支持按需加载接口实现类，Dubbo 并未使用 Java SPI，而是重新实现了一套功能更强的 SPI 机制。
Dubbo SPI 的相关逻辑被封装在了 ExtensionLoader 类中，通过 ExtensionLoader，我们可以加载指定的实现类。
Dubbo SPI 所需的配置文件需放置在 META-INF/dubbo 路径下，配置内容如下：
optimusPrime = org.apache.spi.OptimusPrime
bumblebee = org.apache.spi.Bumblebee
与 Java SPI 实现类配置不同，Dubbo SPI 是通过键值对的方式进行配置，这样我们可以按需加载指定的实现类。
另外，在测试 Dubbo SPI 时，需要在 Robot 接口上标注 @SPI 注解。
下面来演示 Dubbo SPI 的用法：
public class DubboSPITest {
@Test
public void sayHello() throws Exception {
ExtensionLoader<Robot> extensionLoader =
ExtensionLoader.getExtensionLoader(Robot.class);
Robot optimusPrime = extensionLoader.getExtension("optimusPrime");
optimusPrime.sayHello();
Robot bumblebee = extensionLoader.getExtension("bumblebee");
bumblebee.sayHello();
}
}
测试结果如下 ：
另外，Dubbo SPI 除了支持按需加载接口实现类，还增加了 IOC 和 AOP 等特性 。
Dubbo SPI :
https://cn.dubbo.apache.org/zh-cn/docsv2.7/dev/source/dubbo-spi/
JDK/Dubbo/Spring 三种 SPI 机制，谁更好 ？
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