Dubbo的SPI實(shí)現(xiàn)以及與JDK實(shí)現(xiàn)的區(qū)別
在 Java 里， 為了規(guī)范開(kāi)發(fā)，制定了大量的「規(guī)范」與「標(biāo)準(zhǔn)」，這些上層的內(nèi)容，大多是以接口的形式提供出來(lái)。那這些接口最終實(shí)現(xiàn)是誰(shuí)呢，在哪里呢?
規(guī)范并不關(guān)心這個(gè)。
所謂規(guī)范，是指定了一系列內(nèi)容，來(lái)指導(dǎo)我們的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)。比如 Servlet規(guī)范對(duì)于 Servlet 的行為做了說(shuō)明，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以是 Tomcat，可以是Jetty 等等。
再比如 Java 的 JDBC 規(guī)范，規(guī)定了 Driver 提供者需要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容，但具體是 Oracle，或者M(jìn)ySQL 都可以支持。關(guān)于JDBC 可以看之前一篇文章(沒(méi)想到你是這樣的 JDBC)。在之前我們可以通過(guò) Class.forName來(lái)進(jìn)行Driver 具體實(shí)現(xiàn)類(lèi)的加載。從JDK1.6開(kāi)始，官方提供了一個(gè)名為 「SPI」 的機(jī)制，來(lái)更方便快捷的進(jìn)行對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)類(lèi)的加載，不需要我們關(guān)心。我們所需要做的，只需要將包含實(shí)現(xiàn)類(lèi)的 JAR 文件放到 classpath中即可。
正好最近讀了一些Dubbo的源碼，其中有 Dubbo 的不同于JDK的另一種 SPI實(shí)現(xiàn)。所以這篇我們來(lái)看 Dubbo 的 「SPI」實(shí)現(xiàn)以及與 JDK 實(shí)現(xiàn)的區(qū)別。
首先，什么是 SPI 呢?
SPI(Service Provider Interfaces)， 可以理解成一個(gè)交給第三方實(shí)現(xiàn)的API。JDK文檔這樣描述
| 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的這些地方：
- JDBC
- JNDI
- Java XML Processing API
- Locael
- NIO Channel Provider
- ……
通過(guò)這種SPI 的實(shí)現(xiàn)形式，我們的應(yīng)用仿佛有了可插拔的能力。
我們之前的文章Tomcat 中 的可插拔以及 SCI 的實(shí)現(xiàn)原理 里，也分析了容器中是如何做到可插拔的。
JDK中的SPI 是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢?
在JDK中包含一個(gè)SPI最核心的類(lèi)：ServiceLoader，在需要加載Provider類(lèi)的時(shí)候，我們所要做的是：
- ServiceLoader.load(Provider.class);
在JDK中規(guī)范了 Service Provider的路徑，所有 Provider必須在JAR文件的META-INF/services目錄下包含一個(gè)文件，文件名就是我們要實(shí)現(xiàn)的Service的名稱(chēng)全路徑。比如我們熟悉的JDBC 的MySQL實(shí)現(xiàn)， 在mysql-connector中，就有這樣一個(gè)文件
META-INF/services/java.sql.Driver
這些provider是什么時(shí)候加載的呢?
由于Provider 的加載和初始化是Lazy的實(shí)現(xiàn)，所以需要的時(shí)候，可以遍歷Provider 的 Iterator，按需要加載，已經(jīng)加載的會(huì)存放到緩存中。
但有些實(shí)現(xiàn)不想Lazy，就直接在 ServiceLoader 的load執(zhí)行之后直接把所有的實(shí)現(xiàn)都加載和初始化了，比如這次說(shuō)的JDBC，所以這里在Tomcat里有個(gè)處理內(nèi)存泄漏的，可以查看之前的文章(Tomcat與內(nèi)存泄露處理)
繼續(xù)說(shuō)回具體的加載時(shí)機(jī)。我們一般在Spring 的配置中會(huì)增加一個(gè)datasource，這個(gè)數(shù)據(jù)源一般會(huì)在啟動(dòng)時(shí)做為一個(gè)Bean被初始化，此時(shí)數(shù)據(jù)源中配置的driver會(huì)被設(shè)置。
這些內(nèi)容傳入Bean中，會(huì)調(diào)用DriverManager的初始化
- static {
- loadInitialDrivers();
- println("JDBC DriverManager initialized");
- }
- loadInitialDrivers 執(zhí)行的的時(shí)候，除了ServiceLoader.load外，還進(jìn)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;
我們?cè)賮?lái)看 Dubbo 的SPI實(shí)現(xiàn)方式。如果你能看下 Dubbo 的源碼就會(huì)發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)時(shí)并沒(méi)有使用 JDK 的SPI，而是自已設(shè)計(jì)了一種。
我們以Main class啟動(dòng)來(lái)看看具體的實(shí)現(xiàn)。
我們從使用的入口處來(lái)看，***步傳入一個(gè)接口， 然后再傳入期待的實(shí)現(xiàn)的名稱(chēng)
- SpringContainer container = (SpringContainer) ExtensionLoader.getExtensionLoader(Container.class).getExtension("spring");
這里傳入的是Container.class, 期待的實(shí)現(xiàn)是spring。
- // synchronized in getExtensionClasses
- private Map<String, Class<?>> loadExtensionClasses() {
- final SPI defaultAnnotation = type.getAnnotation(SPI.class);
- if (defaultAnnotation != null) {
- String value = defaultAnnotation.value();
- if ((valuevalue = 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<?>>();
- loadDirectory(extensionClasses, DUBBO_INTERNAL_DIRECTORY);
- loadDirectory(extensionClasses, DUBBO_DIRECTORY);
- loadDirectory(extensionClasses, SERVICES_DIRECTORY);
- return extensionClasses;
- }
共從三個(gè)地方加載擴(kuò)展的class
- DUBBO_INTERNAL_DIRECTORY META-INF/dubbo/internal/
- DUBBO_DIRECTORY META-INF/dubbo/
- SERVICES_DIRECTORY META-INF/services/
- private void loadDirectory(Map<String, Class<?>> extensionClasses, String dir) {
- String fileName = dir + type.getName();
- try {
- Enumeration<java.net.URL> urls;
- ClassLoader classLoader = findClassLoader();
- if (classLoader != null) {
- urls = classLoader.getResources(fileName);
- } else {
- urls = ClassLoader.getSystemResources(fileName);
- }
- if (urls != null) {
- while (urls.hasMoreElements()) {
- java.net.URL resourceURL = urls.nextElement();
- loadResource(extensionClasses, classLoader, resourceURL);
- }
- }
- } catch (Throwable t) {
- logger.error("Exception when load extension class(interface: " +
- type + ", description file: " + fileName + ").", t);
- }
- }
這里通過(guò)classLoader，尋找符合傳入的特定名稱(chēng)的文件，java.net.URL resourceURL = urls.nextElement();
此時(shí)會(huì)得到一個(gè)包含該文件的URLPath， 再通過(guò)loadResource，將資源加載
此時(shí)得到的文件內(nèi)容是
- spring=com.alibaba.dubbo.container.spring.SpringContainer
再進(jìn)一步，將等號(hào)后面的class加載，即可完成。
loadClass時(shí)，并不是直接通過(guò)類(lèi)似Class.forName等形式加載，而是下面這個(gè)樣子：
- private void loadClass(Map<String, Class<?>> extensionClasses, java.net.URL resourceURL, Class<?> clazz, String name) throws NoSuchMethodException {
- if (!type.isAssignableFrom(clazz)) {
- throw new IllegalStateException("Error when load extension class(interface: " +
- type + ", class line: " + clazz.getName() + "), class "
- + clazz.getName() + "is not subtype of interface.");
- }
- if (clazz.isAnnotationPresent(Adaptive.class)) {
- if (cachedAdaptiveClass == null) {
- cachedAdaptiveClass = clazz;
- } else if (!cachedAdaptiveClass.equals(clazz)) {
- throw new IllegalStateException("More than 1 adaptive class found: "
- + cachedAdaptiveClass.getClass().getName()
- + ", " + clazz.getClass().getName());
- }
- } else if (isWrapperClass(clazz)) {
- Set<Class<?>> wrappers = cachedWrapperClasses;
- if (wrappers == null) {
- cachedWrapperClasses = new ConcurrentHashSet<Class<?>>();
- wrappers = cachedWrapperClasses;
- }
- wrappers.add(clazz);
- } else {
- clazz.getConstructor();
- if (name == null || name.length() == 0) {
- name = findAnnotationName(clazz);
- if (name.length() == 0) {
- throw new IllegalStateException("No such extension name for the class " + clazz.getName() + " in the config " + resourceURL);
- }
- }
- String[] names = NAME_SEPARATOR.split(name);
- if (names != null && names.length > 0) {
- Activate activate = clazz.getAnnotation(Activate.class);
- if (activate != null) {
- cachedActivates.put(names[0], activate);
- }
- for (String n : names) {
- if (!cachedNames.containsKey(clazz)) {
- cachedNames.put(clazz, n);
- }
- Class<?> c = extensionClasses.get(n);
- if (c == null) {
- extensionClasses.put(n, clazz);
- } else if (c != clazz) {
- throw new IllegalStateException("Duplicate extension " + type.getName() + " name " + n + " on " + c.getName() + " and " + clazz.getName());
- }
- }
- }
- }
- }
加載之后，需要對(duì)class進(jìn)行初始化，此時(shí)直接newInstance一個(gè)，再通過(guò)反射注入的方式將對(duì)應(yīng)的屬性設(shè)置進(jìn)去。
- private T createExtension(String name) {
- 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 (wrapperClasses != null && !wrapperClasses.isEmpty()) {
- for (Class<?> wrapperClass : wrapperClasses) {
- 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);
- }
- }
- private T injectExtension(T instance) {
- try {
- if (objectFactory != null) {
- for (Method method : instance.getClass().getMethods()) {
- if (method.getName().startsWith("set")
- && method.getParameterTypes().length == 1
- && Modifier.isPublic(method.getModifiers())) {
- Class<?> pt = method.getParameterTypes()[0];
- try {
- String property = method.getName().length() > 3 ? method.getName().substring(3, 4).toLowerCase() + method.getName().substring(4) : "";
- Object object = objectFactory.getExtension(pt, property);
- if (object != null) {
- method.invoke(instance, object);
- }
- } catch (Exception e) {
- logger.error("fail to inject via method " + method.getName()
- + " of interface " + type.getName() + ": " + e.getMessage(), e);
- }
- }
- }
- }
- } catch (Exception e) {
- logger.error(e.getMessage(), e);
- }
- return instance;
- }
通過(guò)上面的描述我們看到，JDK 與 Dubbo的 SPI 實(shí)現(xiàn)上，雖然都是從JAR中加載對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展，但還是有些明顯的區(qū)別，比如：Dubbo 支持更多的加載路徑，同時(shí)，并不是通過(guò)Iterator的形式，而是直接通過(guò)名稱(chēng)來(lái)定位具體的Provider，按需要加載，效率更高，同時(shí)支持Provider以類(lèi)似IOC的形式提供等等。
【本文為51CTO專(zhuān)欄作者“侯樹(shù)成”的原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請(qǐng)通過(guò)作者微信公眾號(hào)『Tomcat那些事兒』獲取授權(quán)】
