深入理解java和dubbo的SPI机制

作者 | 京东云开发者-京东物流 龚航林

原文链接：https://my.oschina.NET/u/4090830/blog/10116011

1 SPI 简介1.1 SPI(Service Provider Interface)

本质：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。

JAVA SPI：用来设计给服务提供商做插件使用的。基于策略模式来实现动态加载的机制。我们在程序只定义一个接口，具体的实现交个不同的服务提供者；在程序启动的时候，读取配置文件，由配置确定要调用哪一个实现。

dubbo SPI：在 dubbo 中也有 SPI 机制，虽然都需要将接口全限定名配置在文件中，但是 dubbo 并没有使用 java 的 spi 机制，而是重新实现了一套功能更强的 SPI 机制，支持了 AOP 与依赖注入，并且 利用缓存提高加载实现类的性能，同时 支持实现类的灵活获取。基于 SPI，我们可以很容易的对 Dubbo 进行拓展。例如 dubbo 当中的 protocol，LoadBalance 等都是通过 SPI 机制扩展。

2 java SPI2.1 实现过程

1）需要在 classpath 下创建一个目录，该目录命名必须是：META-INF/service

2）在该目录下创建一个 文本文件，该文件需要满足以下几个条件

• 文件名必须是扩展的接口的全路径名称
• 文件内部描述的是该扩展接口的所有实现类
• 文件的编码格式是 UTF-8

3）通过 java.util.ServiceLoader 的加载机制来加载服务

2.2 工作原理

1）当调用 ServiceLoader.load (Class clz) 方法时，会到 jar 中中的目录 “META-INF/services/“ + clz.getName 进行文件读取，

2）当在调用 ServiceLoader.forEach 方法时，实际走的是 LazyIterator，当在调用 LazyIterator.hasNext 时，在文件中读取到实际的服务实现类并把它们通过调用 Class.forName (String name, boolean initialize,ClassLoader loader)。

2.3 实际应用

javaSPI 我们最熟悉的应用就是数据库驱动了，MySQL 和 oracle 驱动针对 JDBC 分别有自己的实现，这就有赖于 java 的 SPI 机制。

3 dubbo SPI3.1 实现过程

1）需要在 classpath 下创建一个目录，该目录命名可以是：META-INF/service/、META-INF/dubbo/、META-INF/dubbo/internal/

2）在该目录下创建一个 文本文件，该文件需要满足以下几个条件

• 文件名必须是扩展的接口的全路径名称
• 文件内部描述的是该扩展接口的所有实现类，将服务实现类写成 KV 键值对的形式，Key 是拓展类的 name，Value 是扩展的全限定名实现类。

3）通过 org.Apache.dubbo.common.extension.Extensier 的加载机制来加载服务

3.2 工作原理

1）我们首先通过 Extensier 的 getExtensier 方法获取一个接口的 Extensier 实例，然后再通过 Extensier 的 getExtension 方法获取拓展类对象，源码如下，首先是 getExtensier 方法：

new Extensier (type) 源码如下：

注意这里创建 Extensier 对象的构造方法如下：Extensier.getExtensier 获取 ExtensionFactory 接口的拓展类，再通过 getAdaptiveExtension 从拓展类中获取目标拓展类。

2）通过 Extensier.getExtensier 取到接口的加载器 Loader 之后，再通过 getExtension 方法获取需要拓展类对象。

以上代码首先检查 holder 中的实例缓存，缓存未命中则创建拓展对象。dubbo 中包含了大量的扩展点缓存。这个就是典型的使用空间换时间的做法。

创建拓展类对象步骤分别为：

1. 通过 getExtensionClasses 从配置文件中加载所有的拓展类，再通过名称获取目标拓展类
2. 通过反射创建拓展对象
3. 向拓展对象中注入依赖
4. 将拓展对象包裹在相应的 WrApper 对象中

我们接下来重点看下 getExtensionClasses 方法：

先从缓存中获取 class，缓存未命中则调用 loadExtensionClasses 方法加载，我们再看下 loadExtensionClasses 这个方法：

我们看到这里遍历调用了多个策略去加载 class 的，跟到这里我们发现非常有意思的是：dubbo 在加载 META-INF 目录下的 class 键值对的时候采用了 javaSPI 的方式

这里 dubbo 使用 javaSPI 的方式加载到 3 中类加载策略：

org.apache.dubbo.common.extension.DubboInternalLoadingStrategy 用于加载 META-INF/dubbo/internal/ 中的 class

org.apache.dubbo.common.extension.DubboLoadingStrategy 用于加载 META-INF/dubbo/ 中的 class

org.apache.dubbo.common.extension.ServicesLoadingStrategy 用于加载 META-INF/service/ 中的 class

dubbo 的 SPI 还提供了自适应（Adaptive）、自动注入的功能就不在这里过多展开了，有兴趣可以自行了解。

3.3 实际应用

dubbo 中大量使用了 SPI 机制：

例如 dubbo 的多协议的实现：

4 javaSPI 和 dubboSPI 对比

1. Java SPI 在加载扩展点的时候，会一次性加载所有可用的扩展点，很多是不需要的，会浪费系统资源。dubboSPI 有选择性地加载所需要的 SPI 接口。
2. javaSPI 配置文件中只是简单的列出了所有的扩展实现，而没有给他们命名。导致在程序中很难去准确的引用它们。而 dubboSPI 配置文件中以键值对的形式有别名，易于区分。
3. SPI 扩展如果依赖其他的扩展，javaspi 做不到自动注入和装配，dubbo 可以实现自动注入。
4. javaSPI 不提供类似于 Spring 的 IOC 和 AOP 功能，dubboSPI 是支持的