dubbo之SPI
1、SPI简介
SPI 全称为 Service Provider Interface，是一种服务发现机制。SPI 的本质是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。正因此特性，我们可以很容易的通过 SPI 机制为我们的程序提供拓展功能。SPI 机制在第三方框架中也有所应用，比如 Dubbo 就是通过 SPI 机制加载所有的组件。不过，Dubbo 并未使用 Java 原生的 SPI 机制，而是对其进行了增强，使其能够更好的满足需求。在 Dubbo 中，SPI 是一个非常重要的模块。基于 SPI，我们可以很容易的对 Dubbo 进行拓展。如果大家想要学习 Dubbo 的源码，SPI 机制务必弄懂。接下来，我们先来了解一下 Java SPI 与 Dubbo SPI 的用法，然后再来分析 Dubbo SPI 的源码。
2、SPI示例
2.1 Java SPI示例
本节通过一个示例演示 Java SPI 的使用方法。首先，我们定义一个接口，名称为 HelloService。
public interface HelloService {
void sayHello();
}
家下来定义两个实现类：HelloAService、HelloBService；
public class HelloAService implements HelloService {
@Override
public void sayHello() {
System.out.println("Hello, I am A");
}
}
public class HelloBService implements HelloService {
@Override
public void sayHello() {
System.out.println("Hello, I am B");
}
}
接下来 META-INF/services 文件夹下创建一个文件，名称为 Robot 的全限定名 org.apache.spi.Robot。文件内容为实现类的全限定的类名，如下：
org.apache.spi.HelloAService org.apache.spi.HelloBService
做好所需的准备工作，接下来编写代码进行测试
public class JavaSPITest {
@Test
public void sayHello() throws Exception {
ServiceLoader<HelloService> serviceLoader = ServiceLoader.load(HelloService.class);
System.out.println("Java SPI");
serviceLoader.forEach(HelloService::sayHello);
}
}
最后结果如下：
Java SPI Hello, I am A Hello, I am B
从测试结果可以看出，我们的两个实现类被成功的加载，并输出了相应的内容。关于 Java SPI 的演示先到这里，接下来演示 Dubbo SPI。
2.2 Dubbo SPI
Dubbo 并未使用 Java SPI，而是重新实现了一套功能更强的 SPI 机制。Dubbo SPI 的相关逻辑被封装在了 ExtensionLoader 类中，通过 ExtensionLoader，我们可以加载指定的实现类。Dubbo SPI 所需的配置文件需放置在 META-INF/dubbo 路径下，配置内容如下。
helloAService = org.apache.spi.HelloAService helloBService = org.apache.spi.HelloBService
与 Java SPI 实现类配置不同，Dubbo SPI 是通过键值对的方式进行配置，这样我们可以按需加载指定的实现类。另外，在测试 Dubbo SPI 时，需要在 Robot 接口上标注 @SPI 注解。下面来演示 Dubbo SPI 的用法：
public class DubboSPITest {
@Test
public void sayHello() throws Exception {
ExtensionLoader<HelloService> extensionLoader =
ExtensionLoader.getExtensionLoader(HelloService.class);
HelloService a = extensionLoader.getExtension("HelloAService");
a.sayHello();
HelloService b = extensionLoader.getExtension("HelloBService");
b.sayHello();
}
}
测试结果如下：
Java SPI Hello, I am A Hello, I am B
3、Dubbo SPI源码解析
Dubbo SPI相关逻辑都在ExtensionLoader 类中，首先通过getExtensionLoader获取一个ExtensionLoader实例，然后在根据getExtension获取type的扩展类。
getExtensionLoader方法比较简单，先从缓存中获取，如果缓存不存在，则创建ExtensionLoader对象，并存入缓存中，在看getExtension方法：
public T getExtension(String name) {
if (StringUtils.isEmpty(name)) {
throw new IllegalArgumentException("Extension name == null");
}
if ("true".equals(name)) {
return getDefaultExtension();
}
// 根据扩展名从缓存中获取，缓存中没有，创建并存入缓存
Holder<Object> holder = cachedInstances.get(name);
if (holder == null) {
cachedInstances.putIfAbsent(name, new Holder<Object>());
holder = cachedInstances.get(name);
}
Object instance = holder.get();
// 双重检查
if (instance == null) {
synchronized (holder) {
instance = holder.get();
if (instance == null) {
// 根据扩展名创建实例对象
instance = createExtension(name);
holder.set(instance);
}
}
}
return (T) instance;
}
上面代码的逻辑比较简单，首先检查缓存，缓存未命中则创建拓展对象。下面我们来看一下创建拓展对象的过程是怎样的。
private T createExtension(String name) {
// 从配置文件中加载所有的拓展类，可得到“配置项名称”到“配置类”的映射关系表
Class<?> clazz = getExtensionClasses().get(name);
if (clazz == null) {
throw findException(name);
}
try {
T instance = (T) EXTENSION_INSTANCES.get(clazz);
if (instance == null) {
EXTENSION_INSTANCES.putIfAbsent(clazz, clazz.newInstance());
instance = (T) EXTENSION_INSTANCES.get(clazz);
}
injectExtension(instance);
Set<Class<?>> wrapperClasses = cachedWrapperClasses;
if (CollectionUtils.isNotEmpty(wrapperClasses)) {
for (Class<?> wrapperClass : wrapperClasses) {
// 将当前 instance 作为参数传给 Wrapper 的构造方法，并通过反射创建 Wrapper 实例。
// 然后向 Wrapper 实例中注入依赖，最后将 Wrapper 实例再次赋值给 instance 变量
instance = injectExtension((T) wrapperClass.getConstructor(type).newInstance(instance));
}
}
return instance;
} catch (Throwable t) {
throw new IllegalStateException("Extension instance(name: " + name + ", class: " +
type + ") could not be instantiated: " + t.getMessage(), t);
}
}
我们在通过名称获取拓展类之前，首先需要根据配置文件解析出拓展项名称到拓展类的映射关系表（Map<名称, 拓展类>），之后再根据拓展项名称从映射关系表中取出相应的拓展类即可。相关过程的代码分析如下
private Map<String, Class<?>> getExtensionClasses() {
// 从缓存中获取
Map<String, Class<?>> classes = cachedClasses.get();
// 双重检查
if (classes == null) {
synchronized (cachedClasses) {
classes = cachedClasses.get();
if (classes == null) {
// 加载所有的扩展类
classes = loadExtensionClasses();
cachedClasses.set(classes);
}
}
}
return classes;
}
getExtensionClasses方法同样是先从缓存中读取，缓存不存在，在去加载：
private Map<String, Class<?>> loadExtensionClasses() {
// 获取扩展类SPI注解
final SPI defaultAnnotation = type.getAnnotation(SPI.class);
if (defaultAnnotation != null) {
String value = defaultAnnotation.value();
if ((value = value.trim()).length() > 0) {
String[] names = NAME_SEPARATOR.split(value);
if (names.length > 1) {
throw new IllegalStateException("more than 1 default extension name on extension " + type.getName()
+ ": " + Arrays.toString(names));
}
if (names.length == 1) {
cachedDefaultName = names[0];
}
}
}
Map<String, Class<?>> extensionClasses = new HashMap<String, Class<?>>();
// 加载指定文件夹下的配置文件
loadDirectory(extensionClasses, DUBBO_INTERNAL_DIRECTORY, type.getName());
loadDirectory(extensionClasses, DUBBO_INTERNAL_DIRECTORY, type.getName().replace("org.apache", "com.alibaba"));
loadDirectory(extensionClasses, DUBBO_DIRECTORY, type.getName());
loadDirectory(extensionClasses, DUBBO_DIRECTORY, type.getName().replace("org.apache", "com.alibaba"));
loadDirectory(extensionClasses, SERVICES_DIRECTORY, type.getName());
loadDirectory(extensionClasses, SERVICES_DIRECTORY, type.getName().replace("org.apache", "com.alibaba"));
return extensionClasses;
}
loadExtensionClasses 方法总共做了两件事情，一是对 SPI 注解进行解析，二是调用 loadDirectory 方法加载指定文件夹配置文件。SPI 注解解析过程比较简单，无需多说。下面我们来看一下 loadDirectory 做了哪些事情。
private void loadDirectory(Map<String, Class<?>> extensionClasses, String dir, String type) {
// fileName = 文件夹路径 + type 全限定名
String fileName = dir + type;
try {
Enumeration<java.net.URL> urls;
ClassLoader classLoader = findClassLoader();
if (classLoader != null) {
// 根据文件名加载所有的同名文件
urls = classLoader.getResources(fileName);
} else {
urls = ClassLoader.getSystemResources(fileName);
}
if (urls != null) {
while (urls.hasMoreElements()) {
java.net.URL resourceURL = urls.nextElement();
// 加载资源
loadResource(extensionClasses, classLoader, resourceURL);
}
}
} catch (Throwable t) {
logger.error("Exception when load extension class(interface: " +
type + ", description file: " + fileName + ").", t);
}
}
loadDirectory 方法先通过 classLoader 获取所有资源链接，然后再通过 loadResource 方法加载资源。我们继续跟下去，看一下 loadResource 方法的实现。
private void loadResource(Map<String, Class<?>> extensionClasses, ClassLoader classLoader, java.net.URL resourceURL) {
try {
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(resourceURL.openStream(), "utf-8"));
try {
String line;
// 读取文件中内容
while ((line = reader.readLine()) != null) {
final int ci = line.indexOf('#');
if (ci >= 0) {
line = line.substring(0, ci);
}
line = line.trim();
if (line.length() > 0) {
try {
String name = null;
int i = line.indexOf('=');
if (i > 0) {
// 以等于号 = 为界，截取键与值
name = line.substring(0, i).trim();
line = line.substring(i + 1).trim();
}
if (line.length() > 0) {
// 加载类，并通过 loadClass 方法对类进行缓存
loadClass(extensionClasses, resourceURL, Class.forName(line, true, classLoader), name);
}
} catch (Throwable t) {
IllegalStateException e = new IllegalStateException("Failed to load extension class(interface: " + type + ", class line: " + line + ") in " + resourceURL + ", cause: " + t.getMessage(), t);
exceptions.put(line, e);
}
}
}
} finally {
reader.close();
}
} catch (Throwable t) {
logger.error("Exception when load extension class(interface: " +
type + ", class file: " + resourceURL + ") in " + resourceURL, t);
}
}
loadClass()方法主要是利用反射原理，根据类的权限定名加载成类，并存入缓存中
正文到此结束
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