一、简述

本文介绍 SPI 机制。

二、什么是 SPI 机制

SPI（Service Provider Interface）机制是 Java 编程语言中的一种机制，用于实现组件之间的解耦和扩展。SPI 允许开发者编写服务接口（Service Interface），并在运行时动态地加载实现了该接口的服务提供者（Service Provider）。
SPI 机制的基本原理如下：

1. 定义服务接口：开发者定义一个服务接口，描述了一组操作或功能，这些功能可以由不同的提供者来实现。
2. 服务提供者编写服务：不同的服务提供者可以编写不同的服务（即实现该服务接口，并提供自己的实现逻辑）。
3. 配置服务注册文件：每个服务提供者都需要在特定的位置提供一个描述文件，通常是META-INF/services/接口全限定名，文件内容为该接口实现类的全限定类名列表。
4. 服务加载器加载服务：在程序运行时，Java 虚拟机会通过 SPI 机制加载并实例化这些服务提供者，然后调用其方法来完成具体的功能。

三、为什么使用 SPI 机制

1. 假设我们有一个服务接口 Animal，定义了动物的基本行为：

public interface Animal {void makeSound();
}

2. Animal 接口有一个实现类

public class Dog implements Animal {@Overridepublic void makeSound() {System.out.println("Dog barks: Woof woof!");}
}

3. 编写接口和类的使用逻辑

public class Main {public void sound() {Animal animal = new Dog();animal.makeSound();}
}

上面的例子是传统的开发模式（在一个项目中定义接口，实现接口）。现在将以上内容拆分到两个项目：

1. 在 A 项目中定义接口

public interface Animal {void makeSound();
}

2. 在 A 项目中定义接口的使用逻辑（但是没有实现类）

import java.util.ServiceLoader;public class Main {public void sound() {// 使用 ServiceLoader 加载 Animal 接口的实现类ServiceLoader<Animal> animals = ServiceLoader.load(Animal.class);// 遍历并调用每个实现类的方法for (Animal animal : animals) {animal.makeSound();}}
}

3. B 项目中引入 A 项目，并且实现 A 中的接口

public class Dog implements Animal {@Overridepublic void makeSound() {System.out.println("Dog barks: Woof woof!");}
}

4. B 项目在 META-INF/services/Animal 文件中提供实现类的全限定类名：

com.example.Dog

上面两种方式可以实现同样的功能，第二种方式采用的是 SPI 机制。在 SPI 机制中，A 定义方法的执行逻辑，并开放了一个扩展点交由 B 实现，扩展点的具体功能是由实现者自己处理，这样就实现了解耦。可以看出 SPI 机制的优点在于它的松耦合性和扩展性，因为服务接口与具体的实现是分离的，开发者可以根据需要灵活地替换服务提供者接口的实现。

四、如何使用 SPI 机制

我们这里以 JDBC 为例来说明该如何使用 SPI。

4.1 定义服务接口

Java 团队在 java.sql 包中定义了 Driver 接口

package java.sql;import java.util.logging.Logger;public interface Driver {Connection connect(String url, java.util.Properties info)throws SQLException;boolean acceptsURL(String url) throws SQLException;DriverPropertyInfo[] getPropertyInfo(String url, java.util.Properties info)throws SQLException;int getMajorVersion();int getMinorVersion();boolean jdbcCompliant();public Logger getParentLogger() throws SQLFeatureNotSupportedException;
}

4.2 服务加载器加载服务

Java 团队在 java.sql.DriverManager类中使用 java.util.ServiceLoader来加载 java.sql.Driver接口的实现类（可能不止一个），并实现了一些逻辑。

package java.sql;import java.util.ServiceLoader;public class DriverManager {// 此处省略了一些逻辑内容private static void ensureDriversInitialized() {// 服务加载器加载服务ServiceLoader<Driver> loadedDrivers = ServiceLoader.load(Driver.class);// 迭代遍历能够找到的服务实现Iterator<Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator();try {while (driversIterator.hasNext()) {driversIterator.next();}} catch (Throwable t) {// Do nothing}return null;}// 此处省略了一些逻辑内容
}

4.3 服务提供者编写服务

MySQL 团队在自己项目的 com.mysql.cj.jdbc 包中编写了针对 Java 团队 java.sql.Driver 接口的实现。

package com.mysql.cj.jdbc;import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {public Driver() throws SQLException {}static {try {DriverManager.registerDriver(new Driver());} catch (SQLException var1) {throw new RuntimeException("Can't register driver!");}}
}

4.4 服务提供者配置服务注册文件

MySQL 团队在自己项目中 META-INF/services/ 目录下配置了服务注册文件。该文件名是接口的全限定名称，文件里面的内容是实现类的全限定名称。

4.5 SPI 机制处理流程

1. Java 团队预先定义好接口，定义好接口的使用逻辑
2. MySQL 团队实现接口，并以规定好的方式配置服务注册文件（即配置文件必须在 META-INF/services 目录下，文件名称以接口全限定名称命名，文件内容为接口实现类的全限定名称）
3. 当在项目中引入了 MySQL 的驱动之后，JDBC 就能根据之前的服务注册文件找到对应的实现类
4. 接下来，可以使用 JDBC 连接、操作数据库了