SpringBoot應用篇之FactoryBean及代理實現SPI機制示例

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FactoryBean在Spring中算是一個比較有意思的存在了，雖然在日常的業務開發中，基本上不怎麼會用到，但在某些場景下，如果用得好，卻可以實現很多有意思的東西

本篇博文主要介紹如何通過FactoryBean來實現一個類SPI機制的微型應用框架

文章內涉及到的知識點

• SPI機制
• FactoryBean
• JDK動態代理

I. 相關知識點

在看下面的內容之前，得知道一下什麼是SPI，以及SPI的用處和JDK實現SPI的方式，對於這一塊有興趣瞭解的童鞋，可以看一下個人之前寫的相關文章

• SPI相關技術博文彙總—By一灰灰Blog

1. demo背景說明

在開始之前，有必要了解一下，我們準備做的這個東西，到底適用於什麼樣的場景。

在電商中，有一個比較恰當的例子，商品詳情頁的展示。拿淘寶系的詳情頁作為背景來說明（沒有在阿里工作過，下面的東西純粹是為了說明應用場景而展開）

假設有這麼三個詳情頁，我們設定一個大前提，底層的資料層提供方都是一套的，商品詳情展示的服務完全可以做到複用，即三個性情頁中，絕大多數的東西都一樣，只是不同的詳情頁車重點不同而已。

如上圖中，我們假定有細微區別的幾個地方

位置	淘寶詳情	天貓詳情	鹹魚詳情	說明
banner	顯示淘寶的背景牆	顯示天貓的廣告位	鹹魚的坑位	三者資料結構完全一致，僅圖片url不同
推薦	推薦同類商品	推薦店家其他商品	推薦同類二手產品	資料結構相同，內容不同
評價	商品評價	商品評價	沒有評價，改為留言
促銷	優惠券	天貓積分券	沒有券	–

根據上面的簡單對比，其實只想表達一個意思，業務基本上一致，僅僅只有很少的一些東西不同，需要定製化，這個時候可以考慮用SPI來支援定製化的服務

2. SPI簡述

a. 基本定義

SPI的全名為Service Provider Interface，簡單的總結下java spi機制的思想。我們系統裡抽象的各個模組，往往有很多不同的實現方案，比如日誌模組的方案，xml解析模組、jdbc模組的方案等。面向的物件的設計裡，我們一般推薦模組之間基於介面程式設計，模組之間不對實現類進行硬編碼。一旦程式碼裡涉及具體的實現類，就違反了可拔插的原則，如果需要替換一種實現，就需要修改程式碼。為了實現在模組裝配的時候能不在程式裡動態指明，這就需要一種服務發現機制。 java spi就是提供這樣的一個機制：為某個介面尋找服務實現的機制

上面是相對正視一點的介紹，簡單一點，符合本文設計目標的介紹如下

• 介面方式引用
• 具體執行時，根據某些條件，選中實際的子類執行

通過上面的描述，可以發現一個最大的優點就是：

• 通過擴充套件介面的實現，就可以實現服務擴充套件；而不需要改原來的業務程式碼

b. demo輔助說明

一個簡單的應用場景如下

這個報警系統中，對於使用者而言，通過 IAlarm#sendMsg(level, msg) 來執行報警傳送的方式，然而這一行的具體執行者是（忽略，日誌報警，郵件報警還是簡訊報警）不確定的，通過SPI的實現方式將是如下

• 如果level為1，則忽略報警內容
• 如果level為2，則採用日誌報警的方式來報警
• …

如果我們想新新增一種報警方式呢？那也很簡單，新建一個報警的實現

• level == 5, 則採用微信報警

然後對於使用者而言，其他的地方都不用改，只是在傳入的level引數換成5就可以了

3. 代理模式簡述

代理模式，在Spring中可以說是非常非常非常常見的一種設計模式了，大名鼎鼎的AOP就是這個實現的一個經典case，常見的代理有兩種實現方式

• JDK方式
• CGLIB方式

簡單說一下，代理模式的定義和說明如下，更多詳情可以參考: 實現MVC: 3. AOP實現準備篇代理模式

其實在現實生活中代理模式還是非常多得，這裡引入一個代理商的概念來加以描述，本來一個水果園直接賣水果就好了，現在中間來了一個水果超市，水果園的代銷商，對水果進行分類，包裝，然後再賣給使用者，這其實也算是一種代理

百科定義：為其他物件提供一種代理以控制對這個物件的訪問。在某些情況下，一個物件不適合或者不能直接引用另一個物件，而代理物件可以在客戶端和目標物件之間起到中介的作用。

II. 方案設計與實現

瞭解完上面的前提之後，我們可以考慮下如何實現一個Spring容器中的SPI工具包

1. 目標拆分

首先確定大的生態環境為Spring，我們針對Bean做SPI功能的擴充套件，即定義一個SPI的介面，然後可以有多個實現類，並且全部都宣告為Bean；

SPI的一個重要特點就是可以選中不同的實現來執行具體的程式碼，那麼放在這裡，就會有兩種方案

• 方案一：依賴注入時，直接根據選擇條件，注入一個滿足的例項，後續所有的SPI呼叫，都將走這個具體的例項呼叫執行
• 方案二：依賴注入時，不注入具體的例項，反而註冊一個代理類，在代理類中，根據呼叫的引數來選擇具體匹配的例項來執行，因此後續的呼叫具體選中的例項將與傳入的引數有關

方案對比

方案一	方案二
接近JDK的SPI使用方式	代理方式選中匹配的例項
優點：簡單，使用以及後續維護簡單	靈活, 支援更富想象力的擴充套件
缺點：一對一，複用性不夠，不能支援前面的case	實現和呼叫方式跟繁瑣一點，需要傳入用於選擇具體例項條件引數 每次選擇子類都需要額外計算

對比上面的兩個方案之後，選中第二個（當然主要原因是為了演示FactoryBean和代理實現SPI機制，如果選擇方案一就沒有這兩個什麼事情了）

選中方案之後，目標拆分就比較清晰了

• 定義SPI介面，以及SPI的使用姿勢（前提）
• 一個生成代理類的FactoryBean （核心）

2. 方案設計

針對前面拆分的目標，進行方案設計，第一步就是介面相關的定義了

a. 介面定義

設計的SPI微型框架的核心為：在執行的時候，根據傳入的引數來決定具體的例項來執行，因此我們的介面設計中，至少有一個根據傳入的引數來判斷是否選中這個例項的介面

public interface ISpi<T> {
    boolean verify(T condition);
}
複製程式碼

看到上面的實現之後，就會有一個疑問，如果有多個子類都滿足這個條件怎麼辦？因此可以加一個排序的介面，返回優先順序最高的匹配者

public interface ISpi<T> {
    boolean verify(T condition);

    /**
     * 排序，數字越小，優先順序越高
     * @return
     */
    default int order() {
        return 10;
    }
}
複製程式碼

介面定義之後，使用者應該怎麼用呢？

b. 使用約束

spi實現的約束

基於JDK的代理模式，一個最大的前提就是，只能根據介面來生成代理類，因此在使用SPI的時候，我們希望使用者先定義一個介面來繼承ISpi,然後具體的SPI實現這個介面即可

其次就是在Spring的生態下，要求所有的SPI實現都是Bean，需要自動掃描或者配置註解方式宣告，否者代理類就不太好獲取所有的SPI實現了

spi使用的約束

在使用SPI介面時，通過介面的方式來引入，因為我們實際注入的會是代理類，因此不要寫具體的實現類

單獨看上面的說明，可能不太好理解，建議結合下面的例項演示對比

c. 代理類生成

這個屬於最核心的地方了（雖說重要性為No1，但實現其實非常非常簡單）

代理類主要目的就是在具體呼叫執行時，根據傳入的引數來選中具體的執行者，執行後並返回對應的結果

• 獲取所有的SPI實現類（org.springframework.beans.factory.ListableBeanFactory#getBeansOfType(java.lang.Class<T>)）
• 通過jdk生成代理類，代理類中，遍歷所有的SPI實現，根據傳入的第一個引數作為條件進行匹配，找出首個命中的SPI實現類，執行

將上面的步驟具體實現，也就比較簡單了

public class SpiFactoryBean<T> implements FactoryBean<T> {
    private Class<? extends ISpi> spiClz;

    private List<ISpi> list;

    public SpiFactoryBean(ApplicationContext applicationContext, Class<? extends ISpi> clz) {
        this.spiClz = clz;

        Map<String, ? extends ISpi> map = applicationContext.getBeansOfType(spiClz);
        list = new ArrayList<>(map.values());
        list.sort(Comparator.comparingInt(ISpi::order));
    }

    @Override
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public T getObject() throws Exception {
        // jdk動態代理類生成
        InvocationHandler invocationHandler = new InvocationHandler() {
            @Override
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                for (ISpi spi : list) {
                    if (spi.verify(args[0])) {
                        // 第一個引數作為條件選擇
                        return method.invoke(spi, args);
                    }
                }

                throw new NoSpiChooseException("no spi server can execute! spiList: " + list);
            }
        };

        return (T) Proxy.newProxyInstance(Thread.currentThread().getContextClassLoader(), new Class[]{spiClz},
                invocationHandler);
    }

    @Override
    public Class<?> getObjectType() {
        return spiClz;
    }
}
複製程式碼

3. 例項演示

話說方案設計之後，應該就是實現了，然而因為實現過於簡單，設計的過程中，也就順手寫了，就是上面的一個介面定義 ISpi 和一個用來生成動態代理類的SpiFactoryBean

接下來寫一個簡單的例項用於功能演示，定義一個IPrint用於文字輸出，並給兩個實現，一個控制檯輸出，一個日誌輸出

public interface IPrint extends ISpi<Integer> {

    default void execute(Integer level, Object... msg) {
        print(msg.length > 0 ? (String) msg[0] : null);
    }

    void print(String msg);
}
複製程式碼

具體的實現類如下，外部使用者通過execute方法實現呼叫，其中level<=0時選擇控制檯輸出；否則選則日誌檔案方式輸出

@Component
public class ConsolePrint implements IPrint {
    @Override
    public void print(String msg) {
        System.out.println("console print: " + msg);
    }

    @Override
    public boolean verify(Integer condition) {
        return condition <= 0;
    }
}

@Slf4j
@Component
public class LogPrint implements IPrint {
    @Override
    public void print(String msg) {
        log.info("log print: {}", msg);
    }

    @Override
    public boolean verify(Integer condition) {
        return condition > 0;
    }
}
複製程式碼

前面的步驟和一般的寫法沒有什麼區別，使用的姿勢又是怎樣的呢？

@SpringBootApplication
public class Application {

    public Application(IPrint printProxy) {
        printProxy.execute(10, " log print ");
        printProxy.execute(0, " console print ");
    }

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}
複製程式碼

看上面的Application的構造方法，要求傳入一個IPrint引數，Spring會從容器中找到一個bean作為引數傳入，而這個bean就是我們生成的代理類，這樣才可以根據不同的引數來選中具體的實現類

所以問題就是如何宣告這個代理類了，配置如下，通過FactoryBean的方式來宣告Bean，並新增上@Primary註解，這樣就可以確保注入的是我們宣告的代理類了

@Configuration
public class PrintAutoConfig {

    @Bean
    public SpiFactoryBean printSpiPoxy(ApplicationContext applicationContext) {
        return new SpiFactoryBean(applicationContext, IPrint.class);
    }

    @Bean
    @Primary
    public IPrint printProxy(SpiFactoryBean spiFactoryBean) throws Exception {
        return (IPrint) spiFactoryBean.getObject();
    }
}
複製程式碼

上面的使用邏輯，涉及到的知識點在前面的博文中分別有過介紹，更多詳情可以參考

• FactoryBean的使用姿勢，參考：181009-SpringBoot基礎篇Bean之基本定義與使用
• 配置類Configuration宣告的方式，參考：181012-SpringBoot基礎篇Bean之自動載入
• @Primary註解的使用，參考: 181022-SpringBoot基礎篇Bean之多例項選擇

接下來就是實際執行看下結果如何了

III. 其他

0. 專案相關

a. 更多博文

基礎篇

• 181009-SpringBoot基礎篇Bean之基本定義與使用
• 181012-SpringBoot基礎篇Bean之自動載入
• 181013-SpringBoot基礎篇Bean之動態註冊
• 181018-SpringBoot基礎篇Bean之條件注入@Condition使用姿勢
• 181019-SpringBoot基礎篇Bean之@ConditionalOnBean與@ConditionalOnClass
• 181019-SpringBoot基礎篇Bean之條件注入@ConditionalOnProperty
• 181019-SpringBoot基礎篇Bean之條件注入@ConditionalOnExpression
• 181022-SpringBoot基礎篇Bean之多例項選擇

應用篇

• 181017-SpringBoot應用篇Bean之登出與動態註冊實現服務mock
• 181024-SpringBoot應用篇之FactoryBean及代理實現SPI機制的例項

b. 專案原始碼

• 工程：spring-boot-demo
• module: 000-spi-factorybean

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