深入理解java和dubbo的SPI机制

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 SPI

2.1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 SPI

3.1 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.ExtensionLoader 的加载机制来加载服务

3.2 工作原理

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

new ExtensionLoader(type)源码如下：

注意这里创建 ExtensionLoader对象的构造方法如下：ExtensionLoader.getExtensionLoader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 ExtensionLoader.getExtensionLoader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

作者：京东物流 龚航林

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