Dubbo 的 SPI 实现以及与 JDK 实现的区别

Dubbo 的 SPI 实现以及与 JDK 实现的区别

在 Java 里, 为了规范开发,制定了大量的「 规范 」与「 标准 」,这些上层的内容,大多是以接口的形式提供出来。那这些接口最终实现是谁呢,在哪里呢?

规范并不关心这个。

所谓规范,是指定了一系列内容,来指导我们的开发实现。比如 Servlet规范对于 Servlet 的行为做了说明,具体实现时,可以是 Tomcat,可以是Jetty 等等。

再比如 Java 的 JDBC 规范,规定了 Driver 提供者需要实现的内容,但具体是 Oracle,或者MySQL 都可以支持。关于JDBC 可以看之前一篇文章( 没想到你是这样的 JDBC )。在之前我们可以通过 Class.forName来进行Driver 具体实现类的加载。从JDK1.6开始,官方提供了一个名为 「 SPI 」 的机制,来更方便快捷的进行对应实现类的加载,不需要我们关心。我们所需要做的,只需要将包含实现类的 JAR 文件放到 classpath中即可。

正好最近读了一些Dubbo的源码,其中有 Dubbo 的不同于JDK的另一种 SPI实现。所以这篇我们来看 Dubbo 的 「 SPI 」实现以及与 JDK 实现的区别。

首先,什么是 SPI 呢?

SPI(Service Provider Interfaces), 可以理解成一个交给第三方实现的API。JDK文档这样描述

A service is a well-known set of interfaces and (usually abstract) classes. A service provider is a specific implementation of a service.

在Java 中使用到SPI的这些地方:

  • JDBC

  • JNDI

  • Java XML Processing API

  • Locael

  • NIO Channel Provider

  • ……

通过这种SPI 的实现形式,我们的应用仿佛有了可插拔的能力。

我们之前的文章 Tomcat 中 的可插拔以及 SCI 的实现原理 里,也分析了 容器 中是如何做到可插拔的。

JDK中的SPI 是怎样实现的呢?

在JDK中包含一个SPI最核心的类: ServiceLoader ,在需要加载Provider类的时候,我们所要做的是:

ServiceLoader.load(Provider.class);

在JDK中规范了 Service Provider的路径,所有 Provider必须在JAR文件的META-INF/services目录下包含一个文件,文件名就是我们要实现的Service的名称全路径。比如我们熟悉的JDBC 的MySQL实现, 在mysql-connector中,就有这样一个文件

META-INF/services/java.sql.Driver

Dubbo 的 SPI 实现以及与 JDK 实现的区别

这些provider是什么时候加载的呢?

由于Provider 的加载和初始化是 Lazy 的实现,所以需要的时候,可以遍历Provider 的 Iterator,按需要加载,已经加载的会存放到缓存中。

但有些实现不想Lazy,就直接在 ServiceLoader 的load执行之后直接把所有的实现都加载和初始化了,比如这次说的JDBC,所以这里在Tomcat里有个处理内存泄漏的,可以查看之前的文章(Tomcat与内存泄露处理)

继续说回具体的加载时机。我们一般在Spring 的配置中会增加一个datasource,这个数据源一般会在启动时做为一个Bean被初始化,此时数据源中配置的driver会被设置。

这些内容传入Bean中,会调用DriverManager的初始化

static {

loadInitialDrivers ();

println ( "JDBC DriverManager initialized" );

}

loadInitialDrivers 执行的的时候,除了ServiceLoader.load外,还进行了初始化

ServiceLoader<Driver> loadedDrivers = ServiceLoader. load (Driver. class );

Iterator<Driver> driversIterator = loadedDrivers.iterator();

try {

while (driversIterator.hasNext()) {

driversIterator.next();

}

} catch (Throwable t) {

// Do nothing

}

return null

;

我们再来看 Dubbo 的SPI实现方式。如果你能看下 Dubbo 的源码就会发现,实现时并没有使用 JDK 的SPI,而是自已设计了一种。

我们以Main class启动来看看具体的实现。

我们从使用的入口处来看,第一步传入一个 接口 , 然后再传入期待的实现的名称

1 SpringContainer container = (SpringContainer) ExtensionLoader.getExtensionLoader(Container.class).getExtension("spring");

这里传入的是 Container.class , 期待的实现是 spring

 1// synchronized in getExtensionClasses
2 private Map<String, Class<?>> loadExtensionClasses() {
3 final SPI defaultAnnotation = type.getAnnotation(SPI.class);
4 if (defaultAnnotation != null) {
5 String value = defaultAnnotation.value();
6 if ((value = value.trim()).length() > 0) {
7 String[] names = NAME_SEPARATOR.split(value);
8 if (names.length > 1) {
9 throw new IllegalStateException("more than 1 default extension name on extension " + type.getName()
10 + ": " + Arrays.toString(names));
11 }
12 if (names.length == 1) cachedDefaultName = names[0];
13 }
14 }
15
16 Map<String, Class<?>> extensionClasses = new HashMap<String, Class<?>>();
17 loadDirectory(extensionClasses, DUBBO_INTERNAL_DIRECTORY);
18 loadDirectory(extensionClasses, DUBBO_DIRECTORY);
19 loadDirectory(extensionClasses, SERVICES_DIRECTORY);
20 return extensionClasses;
21 }

共从三个地方加载扩展的class

  • DUBBO_INTERNAL_DIRECTORY META-INF/dubbo/internal/

  • DUBBO_DIRECTORY META-INF/dubbo/

  • SERVICES_DIRECTORY META-INF/services/

Dubbo 的 SPI 实现以及与 JDK 实现的区别

 1private void loadDirectory(Map<String, Class<?>> extensionClasses, String dir) {
2 String fileName = dir + type.getName();
3 try {
4 Enumeration<java.net.URL> urls;
5 ClassLoader classLoader = findClassLoader();
6 if (classLoader != null) {
7 urls = classLoader.getResources(fileName);
8 } else {
9 urls = ClassLoader.getSystemResources(fileName);
10 }
11 if (urls != null) {
12 while (urls.hasMoreElements()) {
13 java.net.URL resourceURL = urls.nextElement();
14 loadResource(extensionClasses, classLoader, resourceURL);
15 }
16 }
17 } catch (Throwable t) {
18 logger.error("Exception when load extension class(interface: " +
19 type + ", description file: " + fileName + ").", t);
20 }
21 }
这里通过classLoader,寻找符合传入的特定名称的文件,
java.net.URL resourceURL = urls.nextElement();

此时会得到一个包含该文件的URLPath, 再通过 loadResource ,将资源加载

此时得到的文件内容是

spring=com.alibaba.dubbo.container.spring.SpringContainer

再进一步,将等号后面的 class 加载,即可完成。

loadClass时,并不是直接通过类似Class.forName等形式加载,而是下面这个样子:

 1private void loadClass(Map<String, Class<?>> extensionClasses, java.net.URL resourceURL, Class<?> clazz, String name) throws NoSuchMethodException {
2 if (!type.isAssignableFrom(clazz)) {
3 throw new IllegalStateException("Error when load extension class(interface: " +
4 type + ", class line: " + clazz.getName() + "), class "
5 + clazz.getName() + "is not subtype of interface.");
6 }
7 if (clazz.isAnnotationPresent(Adaptive.class)) {
8 if (cachedAdaptiveClass == null) {
9 cachedAdaptiveClass = clazz;
10 } else if (!cachedAdaptiveClass.equals(clazz)) {
11 throw new IllegalStateException("More than 1 adaptive class found: "
12 + cachedAdaptiveClass.getClass().getName()
13 + ", " + clazz.getClass().getName());
14 }
15 } else if (isWrapperClass(clazz)) {
16 Set<Class<?>> wrappers = cachedWrapperClasses;
17 if (wrappers == null) {
18 cachedWrapperClasses = new ConcurrentHashSet<Class<?>>();
19 wrappers = cachedWrapperClasses;
20 }
21 wrappers.add(clazz);
22 } else {
23 clazz.getConstructor();
24 if (name == null || name.length() == 0) {
25 name = findAnnotationName(clazz);
26 if (name.length() == 0) {
27 throw new IllegalStateException("No such extension name for the class " + clazz.getName() + " in the config " + resourceURL);
28 }
29 }
30 String[] names = NAME_SEPARATOR.split(name);
31 if (names != null && names.length > 0) {
32 Activate activate = clazz.getAnnotation(Activate.class);
33 if (activate != null) {
34 cachedActivates.put(names[0], activate);
35 }
36 for (String n : names) {
37 if (!cachedNames.containsKey(clazz)) {
38 cachedNames.put(clazz, n);
39 }
40 Class<?> c = extensionClasses.get(n);
41 if (c == null) {
42 extensionClasses.put(n, clazz);
43 } else if (c != clazz) {
44 throw new IllegalStateException("Duplicate extension " + type.getName() + " name " + n + " on " + c.getName() + " and " + clazz.getName());
45 }
46 }
47 }
48 }
49 }

加载之后,需要对class进行初始化,此时直接newInstance一个,再通过反射注入的方式将对应的属性设置进去。

 1private T createExtension(String name) {
2 Class<?> clazz = getExtensionClasses().get(name);
3 if (clazz == null) {
4 throw findException(name);
5 }
6 try {
7 T instance = (T) EXTENSION_INSTANCES.get(clazz);
8 if (instance == null) {
9 EXTENSION_INSTANCES.putIfAbsent(clazz, clazz.newInstance());
10 instance = (T) EXTENSION_INSTANCES.get(clazz);
11 }
12 injectExtension(instance);
13 Set<Class<?>> wrapperClasses = cachedWrapperClasses;
14 if (wrapperClasses != null && !wrapperClasses.isEmpty()) {
15 for (Class<?> wrapperClass : wrapperClasses) {
16 instance = injectExtension((T) wrapperClass.getConstructor(type).newInstance(instance));
17 }
18 }
19 return instance;
20 } catch (Throwable t) {
21 throw new IllegalStateException("Extension instance(name: " + name + ", class: " +
22 type + ") could not be instantiated: " + t.getMessage(), t);
23 }
24 }
 1private T injectExtension(T instance) {
2 try {
3 if (objectFactory != null) {
4 for (Method method : instance.getClass().getMethods()) {
5 if (method.getName().startsWith("set")
6 && method.getParameterTypes().length == 1
7 && Modifier.isPublic(method.getModifiers())) {
8 Class<?> pt = method.getParameterTypes()[0];
9 try {
10 String property = method.getName().length() > 3 ? method.getName().substring(3, 4).toLowerCase() + method.getName().substring(4) : "";
11 Object object = objectFactory.getExtension(pt, property);
12 if (object != null) {
13 method.invoke(instance, object);
14 }
15 } catch (Exception e) {
16 logger.error("fail to inject via method " + method.getName()
17 + " of interface " + type.getName() + ": " + e.getMessage(), e);
18 }
19 }
20 }
21 }
22 } catch (Exception e) {
23 logger.error(e.getMessage(), e);
24 }
25 return instance;
26 }

通过上面的描述我们看到,JDK 与 Dubbo的 SPI 实现上,虽然都是从JAR中加载对应的扩展,但还是有些明显的区别,比如:Dubbo 支持更多的加载路径,同时,并不是通过Iterator的形式,而是直接通过名称来定位具体的Provider,按需要加载,效率更高,同时支持Provider以类似IOC的形式提供等等。

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原文 

https://mp.weixin.qq.com/s/YzJzx9fwM5YwiWQzuY_9Gw

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