1. SPI解讀：什么是SPI?

   SPI ( Service Provider Interface ) 是一種服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制，它允許第三方提供者為核心庫(kù)或主框架提供實(shí)現(xiàn)或擴(kuò)展。這種設(shè)計(jì)允許核心庫(kù)/框架在不修改自身代碼的情況下，通過(guò)第三方實(shí)現(xiàn)來(lái)增強(qiáng)功能。

1.JDK原生的SPI：

• 定義和發(fā)現(xiàn)： JDK 的 SPI 主要通過(guò)在 META-INF/services/ 目錄下放置特定的文件來(lái)指定哪些類實(shí)現(xiàn)了給定的服務(wù)接口。這些文件的名稱應(yīng)為接口的全限定名，內(nèi)容為實(shí)現(xiàn)該接口的全限定類名。
• 加載機(jī)制： ServiceLoader 類使用 Java 的類加載器機(jī)制從 META-INF/services/ 目錄下加載和實(shí)例化服務(wù)提供者。例如， ServiceLoader.load(MyServiceInterface.class) 會(huì)返回一個(gè)實(shí)現(xiàn)了 MyServiceInterface 的實(shí)例迭代器。
• 缺點(diǎn)： JDK 原生的 SPI 每次通過(guò) ServiceLoader 加載時(shí)都會(huì)初始化一個(gè)新的實(shí)例，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)類的緩存，也沒(méi)有考慮單例等高級(jí)功能。

2.Spring的SPI：

• 更加靈活： Spring 的 SPI 不僅僅是服務(wù)發(fā)現(xiàn)，它提供了一套完整的插件機(jī)制。例如，可以為 Spring 定義新的 PropertySource ， ApplicationContextInitializer 等。
• 與IoC集成：與 JDK 的 SPI 不同， Spring 的 SPI 與其 IoC ( Inversion of Control ) 容器集成，使得在 SPI 實(shí)現(xiàn)中可以利用 Spring 的全部功能，如依賴注入。
• 條件匹配： Spring 提供了基于條件的匹配機(jī)制，這允許在某些條件下只加載特定的 SPI 實(shí)現(xiàn)，例如，可以基于當(dāng)前運(yùn)行環(huán)境的不同來(lái)選擇加載哪個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)。
• 配置： Spring 允許通過(guò) spring.factories 文件在 META-INF 目錄下進(jìn)行配置，這與 JDK 的 SPI 很相似，但它提供了更多的功能和靈活性。

舉個(gè)類比的例子：

  想象我們正在建造一個(gè)電視機(jī)， SPI 就像電視機(jī)上的一個(gè) USB 插口。這個(gè)插口可以插入各種設(shè)備（例如U盤(pán)、游戲手柄、電視棒等），但我們并不關(guān)心這些設(shè)備的內(nèi)部工作方式。這樣只需要提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的接口，其他公司（例如U盤(pán)制造商）可以為此接口提供實(shí)現(xiàn)。這樣，電視機(jī)可以在不更改自己內(nèi)部代碼的情況下使用各種新設(shè)備，而設(shè)備制造商也可以為各種電視機(jī)制造兼容的設(shè)備。

  總之， SPI 是一種將接口定義與實(shí)現(xiàn)分離的設(shè)計(jì)模式，它鼓勵(lì)第三方為一個(gè)核心產(chǎn)品或框架提供插件或?qū)崿F(xiàn)，從而使核心產(chǎn)品能夠輕松地?cái)U(kuò)展功能。

2. SPI在JDK中的應(yīng)用示例

  在 Java 的生態(tài)系統(tǒng)中， SPI 是一個(gè)核心概念，允許開(kāi)發(fā)者提供擴(kuò)展和替代的實(shí)現(xiàn)，而核心庫(kù)或應(yīng)用不必更改，下面舉出一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明。

全部代碼和步驟如下：

步驟1：定義一個(gè)服務(wù)接口，文件名: MessageService.java

package com.example.demo.service;
public interface MessageService {
String getMessage();
}

步驟2：為服務(wù)接口提供實(shí)現(xiàn)，這里會(huì)提供兩個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)類。

HelloMessageService.java

package com.example.demo.service;
public class HelloMessageService implements MessageService {
@Override
public String getMessage() {
return "Hello from HelloMessageService!";
}
}

HiMessageService.java

package com.example.demo.service;
public class HiMessageService implements MessageService {
@Override
public String getMessage() {
return "Hi from HiMessageService!";
}
}

這些實(shí)現(xiàn)就像不同品牌或型號(hào)的U盤(pán)或其他 USB 設(shè)備。每個(gè)設(shè)備都有自己的功能和特性，但都遵循相同的 USB 標(biāo)準(zhǔn)。

步驟3：注冊(cè)服務(wù)提供者

  在資源目錄（通常是 src/main/resources/ ）下創(chuàng)建一個(gè)名為 META-INF/services/ 的文件夾。在這個(gè)文件夾中，創(chuàng)建一個(gè)名為 com.example.demo.service.MessageService 的文件（這是我們接口的全限定名），這個(gè)文件沒(méi)有任何文件擴(kuò)展名，所以不要加上 .txt 這樣的后綴。文件的內(nèi)容應(yīng)為我們的兩個(gè)實(shí)現(xiàn)類的全限定名，每個(gè)名字占一行：

com.example.demo.service.HelloMessageService
com.example.demo.service.HiMessageService

   META-INF/services/ 是 Java SPI ( Service Provider Interface ) 機(jī)制中約定俗成的特定目錄。它不是隨意選擇的，而是 SPI 規(guī)范中明確定義的。因此，當(dāng)使用 JDK 的 ServiceLoader 類來(lái)加載服務(wù)提供者時(shí)，它會(huì)特意去查找這個(gè)路徑下的文件。

  請(qǐng)確保文件的每一行只有一個(gè)名稱，并且沒(méi)有額外的空格或隱藏的字符，文件使用 UTF-8 編碼。

步驟4：使用 ServiceLoader 加載和使用服務(wù)

package com.example.demo;
import com.example.demo.service.MessageService;
import java.util.ServiceLoader;
public class DemoApplication {
public static void main(String[] args) {
ServiceLoader<MessageService> loaders = ServiceLoader.load(MessageService.class);
for (MessageService service : loaders) {
System.out.println(service.getMessage());
}
}
}

運(yùn)行結(jié)果如下：

  這說(shuō)明 ServiceLoader 成功地加載了我們?yōu)?MessageService 接口提供的兩個(gè)實(shí)現(xiàn)，并且我們可以在不修改 Main 類的代碼的情況下，通過(guò)添加更多的實(shí)現(xiàn)類和更新 META-INF/services/com.example.MessageService 文件來(lái)擴(kuò)展我們的服務(wù)。

想象一下買了一臺(tái)高端的智能電視，這臺(tái)電視上有一個(gè)或多個(gè) HDMI 端口，這就是它與外部設(shè)備連接的接口。

• 定義服務(wù)接口：這就像電視定義了 HDMI 端口的標(biāo)準(zhǔn)。在上面的代碼中， MessageService 接口就是這個(gè)“ HDMI 端口”，定義了如何與外部設(shè)備交流。
• 為服務(wù)接口提供實(shí)現(xiàn)：這類似于制造商為 HDMI 接口生產(chǎn)各種設(shè)備，如游戲機(jī)、藍(lán)光播放器或流媒體棒。在代碼中， HelloMessageService 和 HiMessageService 就是這些“ HDMI 設(shè)備”。每個(gè)設(shè)備/實(shí)現(xiàn)都有其獨(dú)特的輸出，但都遵循了統(tǒng)一的 HDMI 標(biāo)準(zhǔn)（ MessageService 接口）。
• 注冊(cè)服務(wù)提供者：當(dāng)我們購(gòu)買了一個(gè) HDMI 設(shè)備，它通常都會(huì)在包裝盒上明確標(biāo)明“適用于 HDMI ”。這就像一個(gè)標(biāo)識(shí)，告訴用戶它可以連接到任何帶有 HDMI 接口的電視。在 SPI 的例子中， META-INF/services/ 目錄和其中的文件就像這個(gè)“標(biāo)簽”，告訴 JDK 哪些類是 MessageService 的實(shí)現(xiàn)。
• 使用ServiceLoader加載和使用服務(wù)：當(dāng)插入一個(gè) HDMI 設(shè)備到電視上，并切換到正確的輸入頻道，電視就會(huì)顯示該設(shè)備的內(nèi)容。類似地，在代碼的這個(gè)步驟中， ServiceLoader 就像電視的輸入選擇功能，能夠發(fā)現(xiàn)和使用所有已連接的 HDMI 設(shè)備（即 MessageService 的所有實(shí)現(xiàn)）。

3. SPI在Spring框架中的應(yīng)用

   Spring 官方在其文檔和源代碼中多次提到了 SPI （ Service Provider Interface ）的概念。但是，當(dāng)我們說(shuō)“ Spring 的 SPI ”時(shí)，通常指的是 Spring 框架為開(kāi)發(fā)者提供的一套可擴(kuò)展的接口和抽象類，開(kāi)發(fā)者可以基于這些接口和抽象類實(shí)現(xiàn)自己的版本。

在 Spring 中， SPI 的概念與 Spring Boot 使用的 spring.factories 文件的機(jī)制不完全一樣，但是它們都體現(xiàn)了可插拔、可擴(kuò)展的思想。

1.Spring的SPI：

• Spring 的核心框架提供了很多接口和抽象類，如 BeanPostProcessor , PropertySource , ApplicationContextInitializer 等，這些都可以看作是 Spring 的 SPI 。開(kāi)發(fā)者可以實(shí)現(xiàn)這些接口來(lái)擴(kuò)展 Spring 的功能。這些接口允許開(kāi)發(fā)者在 Spring 容器的生命周期的不同階段介入，實(shí)現(xiàn)自己的邏輯。 Spring

2.Boot的spring.factories機(jī)制：

• spring.factories 是 Spring Boot 的一個(gè)特性，允許開(kāi)發(fā)者自定義自動(dòng)配置。通過(guò) spring.factories 文件，開(kāi)發(fā)者可以定義自己的自動(dòng)配置類，這些類在 Spring Boot 啟動(dòng)時(shí)會(huì)被自動(dòng)加載。
• 在這種情況下， SpringFactoriesLoader 的使用，尤其是通過(guò) spring.factories 文件來(lái)加載和實(shí)例化定義的類，可以看作是一種特定的 SPI 實(shí)現(xiàn)方式，但它特定于 Spring Boot 。

3.1 傳統(tǒng)Spring框架中的SPI思想

  在傳統(tǒng)的 Spring 框架中，雖然沒(méi)有直接使用名為 "SPI" 的術(shù)語(yǔ)，但其核心思想仍然存在。 Spring 提供了多個(gè)擴(kuò)展點(diǎn)，其中最具代表性的就是 BeanPostProcessor 。在本節(jié)中，我們將通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的 MessageService 接口及其實(shí)現(xiàn)來(lái)探討如何利用 Spring 的 BeanPostProcessor 擴(kuò)展點(diǎn)體現(xiàn) SPI 的思想。

提供兩個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)類。

HelloMessageService.java

package com.example.demo.service;
public class HelloMessageService implements MessageService {
@Override
public String getMessage() {
return "Hello from HelloMessageService!";
}
}

HiMessageService.java

package com.example.demo.service;
public class HiMessageService implements MessageService {
@Override
public String getMessage() {
return "Hi from HiMessageService!";
}
}

定義 BeanPostProcessor

import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.beans.factory.config.BeanPostProcessor;
public class MessageServicePostProcessor implements BeanPostProcessor {
@Override
public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
if(bean instanceof MessageService) {
return new MessageService() {
@Override
public String getMessage() {
return ((MessageService) bean).getMessage() + " [Processed by Spring SPI]";
}
};
}
return bean;
}
@Override
public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
return bean;
}
}

修改 Spring 配置

將 MessageServicePostProcessor 添加到 Spring 配置中：

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Configuration
public class MessageServiceConfig {
@Bean
public MessageService helloMessageService() {
return new HelloMessageService();
}
@Bean
public MessageService hiMessageService() {
return new HiMessageService();
}
@Bean
public MessageServicePostProcessor messageServicePostProcessor() {
return new MessageServicePostProcessor();
}
}

執(zhí)行程序

使用之前提供的 DemoApplication 示例類：

package com.example.demo;
import com.example.demo.configuration.MessageServiceConfig;
import com.example.demo.service.MessageService;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
public class DemoApplication {
public static void main(String[] args) {
ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(MessageServiceConfig.class);
MessageService helloMessageService = context.getBean("helloMessageService", MessageService.class);
MessageService hiMessageService = context.getBean("hiMessageService", MessageService.class);
System.out.println(helloMessageService.getMessage());
System.out.println(hiMessageService.getMessage());
}
}

運(yùn)行結(jié)果：

  現(xiàn)在，每一個(gè) MessageService 實(shí)現(xiàn)都被 BeanPostProcessor 處理了，添加了額外的消息 “[Processed by Spring SPI]” 。這演示了 Spring 的 SPI 概念，通過(guò) BeanPostProcessor 來(lái)擴(kuò)展或修改 Spring 容器中的 bean 。

  有人可能留意到這里紅色的警告，這個(gè)之前在講 BeanPostProcessor 的時(shí)候也提到過(guò)，當(dāng) BeanPostProcessor 自身被一個(gè)或多個(gè) BeanPostProcessor 處理時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這種情況。簡(jiǎn)單地說(shuō)，由于 BeanPostProcessor 需要在其他 bean 之前初始化，所以某些 BeanPostProcessor 無(wú)法處理早期初始化的 bean ，包括配置類和其他 BeanPostProcessor 。解決辦法就是不要把 MessageServicePostProcessor 放在配置類初始化，在配置類刪掉，再把 MessageServicePostProcessor 加上 @Component 注解。

類比文章開(kāi)頭的電視機(jī)的例子：

• 電視機(jī)與USB插口: 在這個(gè)新的示例中，電視機(jī)仍然是核心的 Spring 應(yīng)用程序，具體來(lái)說(shuō)是 DemoApplication 類。這個(gè)核心應(yīng)用程序需要從某個(gè)服務(wù)（即 MessageService ）獲取并打印一條消息。
• USB插口: 與之前一樣， MessageService 接口就是這個(gè)" USB 插口"。它為電視機(jī)提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的接口，即 getMessage() 方法，但沒(méi)有規(guī)定具體怎么實(shí)現(xiàn)。
• 設(shè)備制造商與他們的產(chǎn)品: 在這里，我們有兩種設(shè)備制造商或第三方提供者： HelloMessageService 和 HiMessageService 。它們?yōu)?quot; USB 插口"（即 MessageService 接口）提供了不同的設(shè)備或?qū)崿F(xiàn)。一個(gè)顯示 “Hello from HelloMessageService!” ，另一個(gè)顯示 “Hi from HiMessageService!” 。
• BeanPostProcessor: 這是一個(gè)特殊的“魔法盒子”，可以將其視為一個(gè)能夠攔截并修改電視機(jī)顯示內(nèi)容的智能設(shè)備。當(dāng)插入 USB 設(shè)備（即 MessageService 的實(shí)現(xiàn)）并嘗試從中獲取消息時(shí)，這個(gè)“魔法盒子”會(huì)介入，并為每條消息添加 “[Processed by Spring SPI]” 。
• Spring上下文配置: 這依然是電視機(jī)的使用說(shuō)明書(shū)，但現(xiàn)在是使用了基于 Java 的配置方式，即 MessageServiceConfig 類。這個(gè)“使用說(shuō)明書(shū)”指導(dǎo) Spring 容器如何創(chuàng)建并管理 MessageService 的實(shí)例，并且還指導(dǎo)它如何使用“魔法盒子”（即 MessageServicePostProcessor ）來(lái)處理消息。

  總的來(lái)說(shuō)，與之前的例子相比，這個(gè)新示例提供了一個(gè)更加動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景，其中 Spring 的 BeanPostProcessor 擴(kuò)展點(diǎn)允許我們攔截并修改 bean 的行為，就像一個(gè)能夠干預(yù)并改變電視機(jī)顯示內(nèi)容的智能設(shè)備。

3.2 Spring Boot中的SPI思想

   Spring Boot 有一個(gè)與 SPI 相似的機(jī)制，但它并不完全等同于 Java 的標(biāo)準(zhǔn) SPI 。

   Spring Boot 的自動(dòng)配置機(jī)制主要依賴于 spring.factories 文件。這個(gè)文件可以在多個(gè) jar 中存在，并且 Spring Boot 會(huì)加載所有可見(jiàn)的 spring.factories 文件。我們可以在這個(gè)文件中聲明一系列的自動(dòng)配置類，這樣當(dāng)滿足某些條件時(shí)，這些配置類會(huì)自動(dòng)被 Spring Boot 應(yīng)用。

接下來(lái)會(huì)展示 Spring SPI 思想的好例子，但是它與 Spring Boot 緊密相關(guān)。

定義接口

package com.example.demo.service;
public interface MessageService {
String getMessage();
}

這里會(huì)提供兩個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)類。

HelloMessageService.java

package com.example.demo.service;
public class HelloMessageService implements MessageService {
@Override
public String getMessage() {
return "Hello from HelloMessageService!";
}
}

HiMessageService.java

package com.example.demo.service;
public class HiMessageService implements MessageService {
@Override
public String getMessage() {
return "Hi from HiMessageService!";
}
}

注冊(cè)服務(wù)

在 resources/META-INF 下創(chuàng)建一個(gè)文件名為 spring.factories 。這個(gè)文件里，可以注冊(cè) MessageService 實(shí)現(xiàn)類。

com.example.demo.service.MessageService=com.example.demo.service.HelloMessageService,com.example.demo.service.HiMessageService

  注意這里 com.example.demo.service.MessageService 是接口的全路徑，而 com.example.demo.service.HelloMessageService,com.example.demo.service.HiMessageService 是實(shí)現(xiàn)類的全路徑。如果有多個(gè)實(shí)現(xiàn)類，它們應(yīng)當(dāng)用逗號(hào)分隔。

   spring.factories 文件中的條目鍵和值之間不能有換行，即 key=value 形式的結(jié)構(gòu)必須在同一行開(kāi)始。但是，如果有多個(gè)值需要列出（如多個(gè)實(shí)現(xiàn)類），并且這些值是逗號(hào)分隔的，那么可以使用反斜杠（ \ ）來(lái)?yè)Q行。 spring.factories 的名稱是約定俗成的。如果試圖使用一個(gè)不同的文件名，那么 Spring Boot 的自動(dòng)配置機(jī)制將不會(huì)識(shí)別它。

這里 spring.factories 又可以寫(xiě)為

com.example.demo.service.MessageService=com.example.demo.service.HelloMessageService,\
com.example.demo.service.HiMessageService

直接在逗號(hào)后面回車 IDEA 會(huì)自動(dòng)補(bǔ)全反斜杠，保證鍵和值之間不能有換行即可。

使用 SpringFactoriesLoader 來(lái)加載服務(wù)

package com.example.demo;
import com.example.demo.service.MessageService;
import org.springframework.core.io.support.SpringFactoriesLoader;
import java.util.List;
public class DemoApplication {
public static void main(String[] args) {
List<MessageService> services = SpringFactoriesLoader.loadFactories(MessageService.class, null);
for (MessageService service : services) {
System.out.println(service.getMessage());
}
}
}

SpringFactoriesLoader.loadFactories 的第二個(gè)參數(shù)是類加載器，此處我們使用默認(rèn)的類加載器，所以傳遞 null 。

運(yùn)行結(jié)果：

  這種方式利用了 Spring 的 SpringFactoriesLoader ，它允許開(kāi)發(fā)者提供接口的多種實(shí)現(xiàn)，并通過(guò) spring.factories 文件來(lái)注冊(cè)它們。這與 JDK 的 SPI 思想非常相似，只是在實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)上有所不同。這也是 Spring Boot 如何自動(dòng)配置的基礎(chǔ)，它會(huì)查找各種 spring.factories 文件，根據(jù)其中定義的類來(lái)初始化和配置 bean 。

我們繼續(xù)使用電視機(jī)的例子來(lái)解釋：

• 電視機(jī): 這是我們的 Spring 應(yīng)用，就像 DemoApplication 。電視機(jī)是查看不同信號(hào)源或通道的設(shè)備，我們的應(yīng)用程序是為了運(yùn)行并使用不同的服務(wù)實(shí)現(xiàn)。
• USB插口: 這代表我們的 MessageService 接口。 USB 插口是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的接口，它允許連接各種設(shè)備，就像 MessageService 接口允許有多種實(shí)現(xiàn)方式。
• USB設(shè)備（如U盤(pán)或移動(dòng)硬盤(pán)）: 這代表我們的服務(wù)實(shí)現(xiàn)，例如 HelloMessageService 和 HiMessageService 。每個(gè) USB 設(shè)備在插入電視機(jī)后都有特定的內(nèi)容或功能，這就像我們的每個(gè)服務(wù)實(shí)現(xiàn)返回不同的消息。
• 電視機(jī)的USB設(shè)備目錄: 這是 spring.factories 文件。當(dāng)我們將 USB 設(shè)備插入電視機(jī)時(shí)，電視機(jī)會(huì)檢查設(shè)備的信息或內(nèi)容， spring.factories 文件告訴 Spring Boot 哪些服務(wù)實(shí)現(xiàn)是可用的，就像電視機(jī)知道有哪些 USB 設(shè)備被插入。
• 電視機(jī)的USB掃描功能: 這就是 SpringFactoriesLoader 。當(dāng)我們要從電視機(jī)上查看 USB 內(nèi)容時(shí)，電視機(jī)會(huì)掃描并顯示內(nèi)容。同樣，當(dāng) DemoApplication 運(yùn)行時(shí)， SpringFactoriesLoader 會(huì)查找并加載在 spring.factories 文件中列出的服務(wù)實(shí)現(xiàn)。

簡(jiǎn)化解釋:

• 當(dāng)插入 USB 設(shè)備到電視機(jī)，期望電視機(jī)能夠識(shí)別并顯示該設(shè)備的內(nèi)容。
• 在我們的例子中， USB 設(shè)備的內(nèi)容就是從 MessageService 實(shí)現(xiàn)類返回的消息。
• spring.factories 文件就像電視機(jī)的內(nèi)置目錄，告訴電視機(jī)哪些 USB 設(shè)備是已知的和可以使用的。
• 當(dāng)我們的 DemoApplication （電視機(jī)）運(yùn)行時(shí)，它使用 SpringFactoriesLoader （ USB 掃描功能）來(lái)檢查哪些服務(wù)（ USB 設(shè)備）是可用的，并輸出相應(yīng)的消息（顯示 USB 內(nèi)容）。

  總結(jié)：在這個(gè) Spring Boot 的 SPI 例子中，我們展示了核心 Spring 應(yīng)用如何自動(dòng)地識(shí)別和使用 spring.factories 文件中注冊(cè)的實(shí)現(xiàn)，這與電視機(jī)自動(dòng)地識(shí)別和使用所有插入的 USB 設(shè)備有相似之處。

4. SPI在JDBC驅(qū)動(dòng)加載中的應(yīng)用

  數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)的 SPI 主要體現(xiàn)在 JDBC 驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)機(jī)制中。 JDBC 4.0 引入了一個(gè)特性，允許驅(qū)動(dòng)自動(dòng)注冊(cè)到 DriverManager 。這是通過(guò)使用 Java 的 SPI 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。驅(qū)動(dòng) jar 包內(nèi)會(huì)有一個(gè) META-INF/services/java.sql.Driver 文件，此文件中包含了該驅(qū)動(dòng)的 Driver 實(shí)現(xiàn)類的全類名。這樣，當(dāng)類路徑中有 JDBC 驅(qū)動(dòng)的 jar 文件時(shí)， Java 應(yīng)用程序可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)并加載 JDBC 驅(qū)動(dòng)，而無(wú)需明確地加載驅(qū)動(dòng)類。

  這意味著任何數(shù)據(jù)庫(kù)供應(yīng)商都可以編寫(xiě)其自己的 JDBC 驅(qū)動(dòng)程序，只要它遵循 JDBC 驅(qū)動(dòng)程序的 SPI ，它就可以被任何使用 JDBC 的 Java 應(yīng)用程序所使用。

當(dāng)我們使用 DriverManager.getConnection() 獲取數(shù)據(jù)庫(kù)連接時(shí)，背后正是利用 SPI 機(jī)制加載合適的驅(qū)動(dòng)程序。

以下是 SPI 機(jī)制的具體工作方式：

1.定義服務(wù)接口：

在這里，接口已經(jīng)由 Java 平臺(tái)定義，即 java.sql.Driver 。

2.為接口提供實(shí)現(xiàn)：

各大數(shù)據(jù)庫(kù)廠商（如 Oracle , MySQL , PostgreSQL 等）為其數(shù)據(jù)庫(kù)提供了 JDBC 驅(qū)動(dòng)程序，它們都實(shí)現(xiàn)了 java.sql.Driver 接口。例如， MySQL 的驅(qū)動(dòng)程序中有一個(gè)類似于以下的類：

public class com.mysql.cj.jdbc.Driver implements java.sql.Driver {
// 實(shí)現(xiàn)接口方法...
}

直接上圖：

3.注冊(cè)服務(wù)提供者：

對(duì)于 MySQL 的驅(qū)動(dòng)程序，可以在其 JAR 文件的 META-INF/services 目錄下找到一個(gè)名為 java.sql.Driver 的文件，文件內(nèi)容如下：

com.mysql.cj.jdbc.Driver

直接上圖：

看到這里是不是發(fā)現(xiàn)和第 2 節(jié)舉的 JDK SPI 的例子一樣？體會(huì)一下。

4.使用SPI來(lái)加載和使用服務(wù)：

  當(dāng)我們調(diào)用 DriverManager.getConnection(jdbcUrl, username, password) 時(shí)， DriverManager 會(huì)使用 ServiceLoader 來(lái)查找所有已注冊(cè)的 java.sql.Driver 實(shí)現(xiàn)。然后，它會(huì)嘗試每一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序，直到找到一個(gè)可以處理給定 jdbcUrl 的驅(qū)動(dòng)程序。

以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例，展示如何使用 JDBC SPI 獲取數(shù)據(jù)庫(kù)連接：

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
public class JdbcExample {
public static void main(String[] args) {
String jdbcUrl = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydatabase";
String username = "root";
String password = "password";
try {
Connection connection = DriverManager.getConnection(jdbcUrl, username, password);
System.out.println("Connected to the database!");
connection.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

  在上述代碼中，我們沒(méi)有明確指定使用哪個(gè) JDBC 驅(qū)動(dòng)程序，因?yàn)?DriverManager 會(huì)自動(dòng)為我們選擇合適的驅(qū)動(dòng)程序。

  這種模塊化和插件化的機(jī)制使得我們可以輕松地為不同的數(shù)據(jù)庫(kù)切換驅(qū)動(dòng)程序，只需要更改 JDBC URL 并確保相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序 JAR 在類路徑上即可。

  在 Spring Boot 中，開(kāi)發(fā)者通常不會(huì)直接與 JDBC 的 SPI 機(jī)制交互來(lái)獲取數(shù)據(jù)庫(kù)連接。 Spring Boot 的自動(dòng)配置機(jī)制隱藏了許多底層細(xì)節(jié)，使得配置和使用數(shù)據(jù)庫(kù)變得更加簡(jiǎn)單。

一般會(huì)在 application.properties 或 application.yml 中配置數(shù)據(jù)庫(kù)連接信息。

例如：

spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/mydatabase
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=password
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver

  在上述步驟中， Spring Boot 的自動(dòng)配置機(jī)制會(huì)根據(jù)提供的依賴和配置信息來(lái)初始化和配置 DataSource 對(duì)象，這個(gè)對(duì)象管理數(shù)據(jù)庫(kù)連接。實(shí)際上，添加 JDBC 驅(qū)動(dòng)依賴時(shí)， Spring Boot 會(huì)使用 JDK 的 SPI 機(jī)制（在 JDBC 規(guī)范中應(yīng)用）來(lái)找到并加載相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)。開(kāi)發(fā)者雖然不直接與 JDK 的 SPI 交互，但在背后 Spring Boot 確實(shí)利用了 JDK SPI 機(jī)制來(lái)獲取數(shù)據(jù)庫(kù)連接。

5. 如何通過(guò)Spring Boot自動(dòng)配置理解SPI思想

  這種機(jī)制有點(diǎn)類似于 Java 的 SPI ，因?yàn)樗试S第三方庫(kù)提供一些默認(rèn)的配置。但它比 Java 的 SPI 更為強(qiáng)大和靈活，因?yàn)?Spring Boot 提供了大量的注解（如 @ConditionalOnClass 、 @ConditionalOnProperty 、 @ConditionalOnMissingBean 等）來(lái)控制自動(dòng)配置類是否應(yīng)該被加載和應(yīng)用。

  總的來(lái)說(shuō)， Spring Boot 的 spring.factories 機(jī)制和 Java 的 SPI 在概念上是相似的，但它們?cè)趯?shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和用途上有所不同。

讓我們創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)化的實(shí)際例子，假設(shè)我們要為不同的消息服務(wù)（如 SMS 和 Email ）創(chuàng)建自動(dòng)配置。

MessageService接口：

package com.example.demo.service;
public interface MessageService {
void send(String message);
}

SMS服務(wù)實(shí)現(xiàn)：

package com.example.demo.service.impl;
import com.example.demo.service.MessageService;
public class SmsService implements MessageService {
@Override
public void send(String message) {
System.out.println("Sending SMS: " + message);
}
}

Email服務(wù)實(shí)現(xiàn)：

package com.example.demo.service.impl;
import com.example.demo.service.MessageService;
public class EmailService implements MessageService {
@Override
public void send(String message) {
System.out.println("Sending Email: " + message);
}
}

自動(dòng)配置類：

package com.example.demo.configuration;
import com.example.demo.service.EmailService;
import com.example.demo.service.MessageService;
import com.example.demo.service.SmsService;
import org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionalOnProperty;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Configuration
public class MessageAutoConfiguration {
@Bean
@ConditionalOnProperty(name = "message.type", havingValue = "sms")
public MessageService smsService() {
return new SmsService();
}
@Bean
@ConditionalOnProperty(name = "message.type", havingValue = "email")
public MessageService emailService() {
return new EmailService();
}
}

  這個(gè)類提供兩個(gè)條件性的 beans （組件），分別是 SmsService 和 EmailService 。這些 beans 的創(chuàng)建取決于 application.properties 文件中特定的屬性值。

• @ConditionalOnProperty(name = “message.type”, havingValue = “sms”)

  當(dāng) application.properties 或 application.yml 中定義的屬性 message.type 的值為 sms 時(shí)，此條件為 true 。此時(shí)， smsService() 方法將被調(diào)用，從而創(chuàng)建一個(gè) SmsService 的 bean 。

• @ConditionalOnProperty(name = “message.type”, havingValue = “email”)

  當(dāng) application.properties 或 application.yml 中定義的屬性 message.type 的值為 email 時(shí)，此條件為 true 。此時(shí)， emailService() 方法將被調(diào)用，從而創(chuàng)建一個(gè) EmailService 的 bean 。

spring.factories文件：

在 src/main/resources/META-INF 目錄下創(chuàng)建一個(gè) spring.factories 文件，內(nèi)容如下：

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
com.example.demo.configuration.MessageAutoConfiguration

application.properties文件：

message.type=sms

MessageTester組件：

package com.example.demo;
import com.example.demo.service.MessageService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import javax.annotation.PostConstruct;
@Component
public class MessageTester {
@Autowired
private MessageService messageService;
@PostConstruct
public void init() {
messageService.send("Hello World");
}
}

DemoApplication主程序：

package com.example.demo;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
@SpringBootApplication
public class DemoApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
}
}

運(yùn)行結(jié)果：

  在上述例子中，我們創(chuàng)建了一個(gè) MessageService 接口和兩個(gè)實(shí)現(xiàn)（ SmsService 和 EmailService ）。然后，我們創(chuàng)建了一個(gè)自動(dòng)配置類，其中包含兩個(gè) bean 定義，這兩個(gè) bean 定義分別基于 application.properties 中的屬性值條件性地創(chuàng)建。在 spring.factories 文件中，我們聲明了這個(gè)自動(dòng)配置類，以便 Spring Boot 在啟動(dòng)時(shí)能夠自動(dòng)加載它。

在此，繼續(xù)用電視機(jī)的例子升華理解下

電視機(jī)類比

1.總體概念：

• 假設(shè)電視機(jī)（ TV ）是一個(gè) Java 應(yīng)用。
• 電視機(jī)的各種插槽，如 HDMI 、 USB 、 VGA 等，可以視為應(yīng)用中的 SPI 接口。
• 插入這些插槽的設(shè)備（如 DVD 播放器、游戲機(jī)、 USB 驅(qū)動(dòng)器等）可以視為 SPI 的實(shí)現(xiàn)。

2.Java的SPI：

• 當(dāng)我們購(gòu)買電視機(jī)時(shí)，不知道將會(huì)連接哪種設(shè)備，可能是 DVD 播放器，也可能是游戲機(jī)。
• 但是，只要這些設(shè)備遵循了插槽的標(biāo)準(zhǔn)（例如， HDMI 標(biāo)準(zhǔn)），就可以將其插入電視機(jī)并使其工作。
• 這就像 Java 的 SPI 機(jī)制：為了能讓多個(gè)供應(yīng)商提供實(shí)現(xiàn)， Java 定義了一個(gè)接口，供應(yīng)商提供具體的實(shí)現(xiàn)。

3.Spring Boot的自動(dòng)配置：

• 現(xiàn)在，想象一下現(xiàn)代的智能電視。當(dāng)插入一個(gè)設(shè)備，電視機(jī)不僅可以識(shí)別它，還可能根據(jù)所連接的設(shè)備類型自動(dòng)調(diào)整設(shè)置，例如選擇正確的輸入源、優(yōu)化圖像質(zhì)量等。
• 這就像 Spring Boot 的自動(dòng)配置：當(dāng) Spring Boot 應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)，它會(huì)檢查 classpath 上的庫(kù)，并根據(jù)存在的庫(kù)自動(dòng)配置應(yīng)用。
• 電視機(jī)的自動(dòng)設(shè)置可以類比為 Spring Boot 中的 spring.factories 和各種 @Conditional …注解。它們決定在什么條件下進(jìn)行哪種配置。

4.擴(kuò)展性：

• 如果電視制造商想為新型的插槽或連接技術(shù)開(kāi)發(fā)電視，它可以很容易地在其電視機(jī)型中添加新的插槽。
• 同樣地，使用 Spring Boot ，如果要為應(yīng)用添加新功能或庫(kù)，只需添加相關(guān)的依賴，然后 Spring Boot 會(huì)自動(dòng)識(shí)別并配置這些新功能。

  通過(guò)這種類比，電視機(jī)的插槽和自動(dòng)設(shè)置功能為我們提供了一個(gè)直觀的方式來(lái)理解 Java 的 SPI 機(jī)制和 Spring Boot 的自動(dòng)配置如何工作，以及它們?nèi)绾螢閼?yīng)用開(kāi)發(fā)者提供便利。

6. SPI（Service Provider Interface）總結(jié)

   SPI ，即服務(wù)提供者接口，是一種特定的設(shè)計(jì)模式。它允許框架或核心庫(kù)為第三方開(kāi)發(fā)者提供一個(gè)預(yù)定義的接口，從而使他們能夠?yàn)榭蚣芴峁┳远x的實(shí)現(xiàn)或擴(kuò)展。

核心目標(biāo):

• 解耦： SPI 機(jī)制讓框架的核心與其擴(kuò)展部分保持解耦，使核心代碼不依賴于具體的實(shí)現(xiàn)。
• 動(dòng)態(tài)加載：系統(tǒng)能夠通過(guò)特定的機(jī)制（如 Java 的 ServiceLoader ）動(dòng)態(tài)地發(fā)現(xiàn)和加載所需的實(shí)現(xiàn)。
• 靈活性：框架用戶可以根據(jù)自己的需求選擇、更換或增加新的實(shí)現(xiàn)，而無(wú)需修改核心代碼。

可插拔：第三方提供的服務(wù)或?qū)崿F(xiàn)可以輕松地添加到或從系統(tǒng)中移除，無(wú)需更改現(xiàn)有的代碼結(jié)構(gòu)。

價(jià)值:

• 為框架或庫(kù)的用戶提供更多的自定義選項(xiàng)和靈活性。
• 允許框架的核心部分保持穩(wěn)定，同時(shí)能夠容納新的功能和擴(kuò)展。

SPI與“開(kāi)閉原則”：

  “開(kāi)閉原則”提倡軟件實(shí)體應(yīng)該對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放，但對(duì)修改封閉。即在不改變現(xiàn)有代碼的前提下，通過(guò)擴(kuò)展來(lái)增加新的功能。

SPI如何體現(xiàn)“開(kāi)閉原則”:

對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放： SPI 提供了一種標(biāo)準(zhǔn)化的方式，使第三方開(kāi)發(fā)者可以為現(xiàn)有系統(tǒng)提供新的實(shí)現(xiàn)或功能。

對(duì)修改封閉：添加新的功能或特性時(shí)，原始框架或庫(kù)的代碼不需要進(jìn)行修改。

獨(dú)立發(fā)展：框架與其 SPI 實(shí)現(xiàn)可以獨(dú)立地進(jìn)化和發(fā)展，互不影響。

  總之， SPI 是一種使軟件框架或庫(kù)更加模塊化、可擴(kuò)展和可維護(hù)的有效方法。通過(guò)遵循“開(kāi)閉原則”， SPI 確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性，從而滿足了不斷變化的業(yè)務(wù)需求。

到此這篇關(guān)于SPI機(jī)制在JDK與Spring Boot中的應(yīng)用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)JDK與Spring Boot應(yīng)用內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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