SPI（Service Provicer Interface）是Java语言提供的一种接口发现机制，用来实现接口和接口实现的解耦。简单来说，就是系统只需要定义接口规范以及可以发现接口实现的机制，而不需要实现接口。

SPI机制在Java中应用广泛。例如：JDBC中的数据库连接驱动使用SPI机制，只定义了数据库连接接口的规范，而具体实现由各大数据库厂商实现，不同数据库的实现不同，我们常用的mysql的驱动也实现了其接口规范，通过这种方式，JDBC数据库连接可以适配不同的数据库。

SPI机制在各种框架中也有应用，例如：springboot的自动装配中查找spring.factories文件的步骤就是应用了SPI机制；dubbo也对Java的SPI机制进行扩展，实现了自己的SPI机制。

2.1.创建工程

我们刚才在介绍中说过了，SPI机制需要定义接口规范，这里我们以一个简单的接口案例来说明。

首先我们需要创建四个工程：

•spi-interface，这里定义SPI的接口类：Person

•spi-impl1，这里定义接口的第一个实现类：Teacher

•spi-impl2，这里定义接口的第二个实现类：Student

•spi-test，这里通过SPI机制加载所有实现类进行测试

2.2.创建SPI接口规范

接口如下所示：

packagecom.jd.spi;publicinterfacePerson{Stringfavorite();}

2.3.创建实现类1项目

2.3.1.创建接口

接口如下所示：

packagecom.jd.spi;publicclassTeacherimplementsPerson{publicStringfavorite(){return"老师喜欢给学生上课";}}

2.3.2.创建spi配置文件

如下图所示，在项目的resources文件夹下创建两个文件夹META-INF/services，然后在文件夹下面创建名称为com.jd.spi.Person的文件，其文件的内容为当前项目的接口实现类com.jd.spi.Teacher。

2.4.创建实现类2项目

2.4.1.创建实现类2

接口如下所示：

packagecom.jd.spi;publicclassStudentimplementsPerson{publicStringfavorite(){return"学生喜欢努力学习";}}

2.4.2.创建spi配置文件

如下图所示，在项目的resources文件夹下创建两个文件夹META-INF/services，然后在文件夹下面创建名称为com.jd.spi.Person的文件，其文件的内容为当前项目的接口实现类com.jd.spi.Student。

2.5.创建测试项目

2.5.1.引入3个maven依赖

这里需要引入接口定义项目和两个接口实现项目。

如下所示：

<dependencies><dependency><groupId>org.example</groupId><artifactId>spi-interface</artifactId><version>1.0-SNAPSHOT</version></dependency><dependency><groupId>org.example</groupId><artifactId>spi-impl1</artifactId><version>1.0-SNAPSHOT</version></dependency><dependency><groupId>org.example</groupId><artifactId>spi-impl2</artifactId><version>1.0-SNAPSHOT</version></dependency></dependencies>

2.5.2.创建测试类

如下所示：

packagecom.jd.spi;importjava.util.Iterator;importjava.util.ServiceLoader;publicclassSPITest{publicstaticvoidmain(String[]args){ServiceLoader<Person>loader =ServiceLoader.load(Person.class);for(Iterator<Person>it =loader.iterator();it.hasNext();){Personperson =it.next();System.out.println(person.favorite());;}}}

运行测试类，其结果如下所示：

我们发现，Java的SPI机制获取了所有Person类的实现类，并执行其对应的favorite方法。

3.1.ServiceLoader的核心属性

其核心机制就是ServiceLoader类的load方法，下面我们将从源码来分析其原理。

首先我们先看下ServiceLoader的核心属性：

publicfinalclassServiceLoader<S>implementsIterable<S>{privatestaticfinalStringPREFIX ="META-INF/services/";// The class or interface representing the service being loadedprivatefinalClass<S>service;// The class loader used to locate, load, and instantiate providersprivatefinalClassLoaderloader;// The access control context taken when the ServiceLoader is createdprivatefinalAccessControlContextacc;// Cached providers, in instantiation orderprivateLinkedHashMap<String,S>providers =newLinkedHashMap<>();// The current lazy-lookup iteratorprivateLazyIteratorlookupIterator;

这个PREFIX属性、providers属性和lookupIterator属性将在后续的代码中使用到，我们发现PREFIX属性就是示例中说的META-INF/services路径。

3.2.ServiceLoader的遍历器

示例中，我们会获取serviceLoader的遍历器iterator，其方法如下所示：

publicIterator<S>iterator(){returnnewIterator<S>(){Iterator<Map.Entry<String,S>>knownProviders
                =providers.entrySet().iterator();publicbooleanhasNext(){if(knownProviders.hasNext())returntrue;returnlookupIterator.hasNext();}publicSnext(){if(knownProviders.hasNext())returnknownProviders.next().getValue();returnlookupIterator.next();}publicvoidremove(){thrownewUnsupportedOperationException();}};}

然后需要执行遍历器的next方法获取元素，其next方法执行的是lookupIterator.next()。

接下来我们来看下lookupIterator的next方法：

publicSnext(){if(acc ==null){returnnextService();}else{PrivilegedAction<S>action =newPrivilegedAction<S>(){publicSrun(){returnnextService();}};returnAccessController.doPrivileged(action,acc);}}

其执行的是nextService方法，如下所示：

privateSnextService(){if(!hasNextService())thrownewNoSuchElementException();Stringcn =nextName;nextName =null;Class<?>c =null;try{c =Class.forName(cn,false,loader);}catch(ClassNotFoundExceptionx){fail(service,"Provider "+cn +" not found");}if(!service.isAssignableFrom(c)){fail(service,"Provider "+cn  +" not a subtype");}try{Sp =service.cast(c.newInstance());providers.put(cn,p);returnp;}catch(Throwablex){fail(service,"Provider "+cn +" could not be instantiated",x);}thrownewError();// This cannot happen}

nextService方法首先执行hasNextService方法，如下所示：

privatebooleanhasNextService(){if(nextName !=null){returntrue;}if(configs ==null){try{StringfullName =PREFIX +service.getName();if(loader ==null)configs =ClassLoader.getSystemResources(fullName);elseconfigs =loader.getResources(fullName);}catch(IOExceptionx){fail(service,"Error locating configuration files",x);}}while((pending ==null)||!pending.hasNext()){if(!configs.hasMoreElements()){returnfalse;}pending =parse(service,configs.nextElement());}nextName =pending.next();returntrue;}

这个方法会执行String fullName = PREFIX + service.getName()，而PREFIX就是我们前面刚才说的非常重要的属性，其值为META-INF/services/，service就是接口类，其最终的fullName指的就是META-INF/services文件夹下的名称为com.jd.spi.Person的文件。

接着会执行configs = loader.getResources(fullName)方法，这个方法这里不做详细描述，其主要功能就是获取类路径下所有相对路径为fullName的所有文件的URL对象。

然后会执行pending = parse(service, configs.nextElement())方法，这个方法这里也不详细描述，其主要功能是读取文件，将文件内容变成字符串，然后nextName就被赋值为当前文件的内容，即实现类的接口全限定名。

因此，执行hasNextService()方法后，nextName被赋值为一个实现类的全限定名。

我们继续看上面的nextService()方法，其最终会执行c = Class.forName(cn, false, loader)方法，这个方法很明显就是通过反射实例化一个对象。通过一系列操作，最终返回了对应实现类的对象。

3.3.流程总结

我们将其总结为以下几个步骤：

1.创建ServiceLoader对象

2.创建迭代器lookupIterator

3.通过迭代器的hasNextService方法读取类路径下META-INF/services目录的所有名称为接口全限定名的文件，将其内容存入configs对象中

4.从configs对象中获取实现类的全限定名，然后通过反射实例化对象

从上述流程，我们也可以总结实现SPI的几点重要信息：

1.实现工程必须在类路径下的META-INF/services目录下创建接口全限定名的文件，其文件内容必须是接口实现类的全限定名

2.实现类必须有一个无参构造方法，因为SPI默认是使用无参构造方法实例化对象的

本文首先概述了Java的SPI机制，随后阐述了其基本使用方法，最后深入探讨了其实现原理。SPI在Java语言体系中具有广泛应用，能够有效地实现系统解耦，众多框架基于此机制进行了拓展和优化，从而实现了更为强大的SPI机制。掌握SPI的使用技巧可以帮助我们设计出更为灵活的系统，而深入理解其原理则有助于提升我们的技术水平。