SPI（Service Provider Interface）主要是被框架开发人员使用的一种技术。例如，使用 Java 语言访问数据库时我们会使用到 java.sql.Driver 接口，不同数据库产品底层的协议不同，提供的 java.sql.Driver 实现也不同，在开发 java.sql.Driver 接口时，开发人员并不清楚用户最终会使用哪个数据库，在这种情况下就可以使用 Java SPI 机制在实际运行过程中，为 java.sql.Driver 接口寻找具体的实现。
JDK SPI 机制
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，此文件记录了该 jar 包提供的服务接口的具体实现类。当某个应用引入了该 jar 包且需要使用该服务时，JDK SPI 机制就可以通过查找这个 jar 包的 META-INF/services/ 中的配置文件来获得具体的实现类名，进行实现类的加载和实例化，最终使用该实现类完成业务功能。
下面我们通过一个简单的示例演示下 JDK SPI 的基本使用方式：
首先我们需要创建一个 Log 接口，来模拟日志打印的功能：
public interface MyLog {
/**
* 打印INFO 日志
* @param info /
*/
void info(String info);
/**
* 打印DEBUG 日志
* @param debug /
*/
void debug(String debug);
}
接下来提供两个实现Logback和Log4j,分别代表两个不同日志框架实现：
public class Logback implements MyLog {
@Override
public void info(String info) {
System.out.println("logback输出INFO日志为:"+info);
}
@Override
public void debug(String debug) {
System.out.println("logback输出DEBUG日志为:"+debug);
}
}
----------------------------------------------------------
public class Log4j implements MyLog {
@Override
public void info(String info) {
System.out.println("Log4j输出INFO日志为:"+info);
}
@Override
public void debug(String debug) {
System.out.println("Log4j输出DEBUG日志为:"+debug);
}
}
在项目的 resources/META-INF/services 目录下添加一个名为 top.pippen.MyLog 的文件，这是 JDK SPI 需要读取的配置文件，具体内容如下：
top.pippen.impl.Log4j
top.pippen.impl.Logback
最后创建 测试方法，其中会加载上述配置文件，创建全部 MyLog 接口实现的实例，并执行其 info() 方法，如下所示：
public class LogTest {
@Test
public void logTest(){
ServiceLoader<MyLog> serviceLoader =
ServiceLoader.load(MyLog.class);
for (MyLog log : serviceLoader) {
log.info("JDK SPI");
}
}
}
-------------输出结果---------------------
Log4j输出INFO日志为:JDK SPI
logback输出INFO日志为:JDK SPI
JDK SPI 源码分析
通过上述示例，我们可以看到 JDK SPI 的入口方法是 ServiceLoader.load() 方法，接下来我们就对其具体实现进行深入分析。
在 ServiceLoader.load() 方法中，首先会获取当前使用的 ClassLoader，然后调用 reload() 方法，调用关系如下图所示：
在 reload() 方法中，首先会清理 providers 缓存（LinkedHashMap 类型的集合），该缓存用来记录 ServiceLoader 创建的实现对象，其中 Key 为实现类的完整类名，Value 为实现类的对象。之后创建 LazyIterator 迭代器，用于读取 SPI 配置文件并实例化实现类对象。
ServiceLoader.reload() 方法的具体实现，如下所示：
// 缓存，用来缓存 ServiceLoader创建的实现对象
private LinkedHashMap<String,S> providers = new LinkedHashMap<>();
public void reload() {
providers.clear();
lookupIterator = new LazyIterator(service, loader);// 迭代器
}
在前面示例中，for 循环迭代底层就是调用ServiceLoader.LazyIterator实现的。
iterator 接口有两个关键方法：hasNext() 方法和 next() 方法。这里的 LazyIterator 中的next() 方法最终调用的是其 nextService() 方法，hasNext() 方法最终调用的是 hasNextService() 方法。
首先来看 LazyIterator.hasNextService() 方法，该方法主要负责查找 META-INF/services 目录下的 SPI 配置文件， 并进行遍历，大致实现如下所示：
private static final String PREFIX = "META-INF/services/";
Enumeration<URL> configs = null;
Iterator<String> pending = null;
String nextName = null;
private boolean hasNextService() {
if (nextName != null) {
return true;
}
if (configs == null) {
// PREFIX前缀与服务接口的名称拼接起来，就是META-INF目录下定义的SPI配
// 置文件(即示例中的META-INF/services/com.xxx.Log)
String fullName = PREFIX + service.getName();
// 加载配置文件
if (loader == null)
configs = ClassLoader.getSystemResources(fullName);
else
configs = loader.getResources(fullName);
}
// 按行SPI遍历配置文件的内容
while ((pending == null) || !pending.hasNext()) {
if (!configs.hasMoreElements()) {
return false;
}
// 解析配置文件
pending = parse(service, configs.nextElement());
}
nextName = pending.next(); // 更新 nextName字段
return true;
}
在 hasNextService() 方法中完成 SPI 配置文件的解析之后，再来看 LazyIterator.nextService() 方法，该方法负责实例化 hasNextService() 方法读取到的实现类，其中会将实例化的对象放到 providers 集合中缓存起来，核心实现如下所示：
private S nextService() {
String cn = nextName;
nextName = null;
// 加载 nextName字段指定的类
Class<?> c = Class.forName(cn, false, loader);
if (!service.isAssignableFrom(c)) { // 检测类型
fail(service, "Provider " + cn + " not a subtype");
}
S p = service.cast(c.newInstance()); // 创建实现类的对象
providers.put(cn, p); // 将实现类名称以及相应实例对象添加到缓存
return p;
}
总结
本文我们通过一个示例入手，介绍了 JDK 提供的 SPI 机制的基本使用，然后深入分析了 JDK SPI 的核心原理和底层实现，对其源码进行了深入剖析。
