SPI的全稱是Service Provider Interface, 直譯過來就是"服務提供介面", 聽起來挺彆扭的, 所以我試著去就將它翻譯為"服務提供商介面"吧.
我們都知道, 一個介面是可以有很多種實現的. 例如搜尋,可以是搜尋系統的硬碟,也可以是搜尋資料庫.系統的設計者為了降低耦合,並不想在硬編碼裡面寫死具體的搜尋方式,而是希望由服務提供者來選擇使用哪種搜尋方式, 這個時候就可以選擇使用SPI機制.
SPI機制被大量應用在各種開源框架中,例如:
- 大家都熟悉的dubbo中的ExtensionLoader,可以通過這些擴充點增加一些自定義的外掛功能,比如增加filter實現白名單訪問, 實現介面限流等功能;或者還可以直接替換它原生的protocol, transport等
- 在進行idea intellij的外掛開發的時候,需要定義一個/META-INF/plugin.xml檔案, 這個plugin.xml中有很多地方可以配置serviceInterface和 serviceImplementation,這也是一種SPI機制,通過這種機制, idea能使得外掛開發者既能使用到它底層SDK提供的api,又能讓開發者具備定製化的功能,耦合相當的低.intellij的外掛開發的時候直接用了JDK中的ServiceLoader
- spring中也是大量用到了SPI機制,本文要分析的就是其中的一部分.
JDK中的SPI
SPI估計大家都有所瞭解,讓我們通過一個非常簡單的例子,來溫習一下java裡面的SPI機制吧.
- 定義一個搜尋介面Search
package com.north.spilat.service;
import java.util.List;
public interface Search {
List<String> search(String keyword);
}
複製程式碼- 實現介面從資料庫查詢
package com.north.spilat.service.impl;
import com.north.spilat.service.Search;
import java.util.List;
/**
* @author lhh
*/
public class DatabaseSearch implements Search {
@Override
public List<String> search(String keyword) {
System.out.println("now use database search. keyword:" + keyword);
return null;
}
}
複製程式碼- 實現介面從檔案系統查詢
package com.north.spilat.service.impl;
import com.north.spilat.service.Search;
import java.util.List;
/**
* @author lhh
*/
public class FileSearch implements Search {
@Override
public List<String> search(String keyword) {
System.out.println("now use file system search. keyword:" + keyword);
return null;
}
}
複製程式碼-
在src\main\resources建立一個目錄 META-INF\services\com.north.spilat.service.Search,然後在com.north.spilat.service.Search下面建立兩個檔案,以上面介面的具體實現類的全限定名稱為檔名,即:
com.north.spilat.service.impl.DatabaseSearch
com.north.spilat.service.impl.FileSearch
整個工程目錄如下:
-
新建一個main方法測試一下
package com.north.spilat.main;
import com.north.spilat.service.Search;
import java.util.Iterator;
import java.util.ServiceLoader;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello World!");
ServiceLoader<Search> s = ServiceLoader.load(Search.class);
Iterator<Search> searchList = s.iterator();
while (searchList.hasNext()) {
Search curSearch = searchList.next();
curSearch.search("test");
}
}
}
複製程式碼執行一下,輸出如下:
Hello World!
now use database search. keyword:test
now use file system search. keyword:test
複製程式碼如你所見, SPI機制已經定義好了載入服務的流程框架, 你只需要按照約定, 在META-INF/services目錄下面, 以介面的全限定名稱為名建立一個資料夾(com.north.spilat.service.Search), 資料夾下再放具體的實現類的全限定名稱(com.north.spilat.service.impl.DatabaseSearch), 系統就能根據這些檔案,載入不同的實現類.這就是SPI的大體流程.
ServiceLoader類分析
回到上面的main方法,其實沒有什麼特別的,除了一句
ServiceLoader.load(Search.class);
ServiceLoader.class是一個工具類,根據META-INF/services/xxxInterfaceName下面的檔名,載入具體的實現類.
從load(Search.class)進去,我們來扒一下這個類,下面主要是貼程式碼,分析都在程式碼註釋內.
- 可以看到,裡面並沒有很多邏輯,主要邏輯都交給了LazyIterator這類
/*
*入口, 獲取一下當前類的類載入器,然後呼叫下一個靜態方法
*/
public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service) {
ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
return ServiceLoader.load(service, cl);
}
/*
*這個也沒有什麼邏輯,直接呼叫構造方法
*/
public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service, ClassLoader loader)
{
return new ServiceLoader<>(service, loader);
}
/**
* 也沒有什麼邏輯,直接呼叫reload
*/
private ServiceLoader(Class<S> svc, ClassLoader cl) {
service = Objects.requireNonNull(svc, "Service interface cannot be null");
loader = (cl == null) ? ClassLoader.getSystemClassLoader() : cl;
acc = (System.getSecurityManager() != null) ? AccessController.getContext() : null;
reload();
}
/**
* 直接例項化一個懶載入的迭代器
*/
public void reload() {
providers.clear();
lookupIterator = new LazyIterator(service, loader);
}
複製程式碼- LazyIterator這個迭代器只需要關心hasNext()和next(), hasNext()裡面又只是單純地呼叫hasNextService(). 不用說, next()裡面肯定也只是單純地呼叫了nextService();
private boolean hasNextService() {
if (nextName != null) {
// nextName不為空,說明載入過了,而且服務不為空
return true;
}
// configs就是所有名字為PREFIX + service.getName()的資源
if (configs == null) {
try {
// PREFIX是 /META-INF/services
// service.getName() 是介面的全限定名稱
String fullName = PREFIX + service.getName();
// loader == null, 說明是bootstrap類載入器
if (loader == null)
configs = ClassLoader.getSystemResources(fullName);
else
// 通過名字載入所有檔案資源
configs = loader.getResources(fullName);
} catch (IOException x) {
fail(service, "Error locating configuration files", x);
}
}
//遍歷所有的資源,pending用於存放載入到的實現類
while ((pending == null) || !pending.hasNext()) {
if (!configs.hasMoreElements()) {
//遍歷完所有的檔案了,直接返回
return false;
}
// parse方法主要呼叫了parseLine,功能:
// 1. 分析每個PREFIX + service.getName() 目錄下面的所有檔案
// 2. 判斷每個檔案是否是合法的java類的全限定名稱,如果是就add到pending變數中
pending = parse(service, configs.nextElement());
}
// 除了第一次進來,後面每次呼叫都是直接到這一步了
nextName = pending.next();
return true;
}
複製程式碼- 再來看看nextService幹了啥
private S nextService() {
// 校驗一下
if (!hasNextService())
throw new NoSuchElementException();
String cn = nextName;
nextName = null;
Class<?> c = null;
try {
// 嘗試一下是否能載入該類
c = Class.forName(cn, false, loader);
} catch (ClassNotFoundException x) {
fail(service,"Provider " + cn + " not found");
}
// 是不是service的子類,或者同一個類
if (!service.isAssignableFrom(c)) {
fail(service,"Provider " + cn + " not a subtype");
}
try {
// 例項化這個類, 然後向上轉一下
S p = service.cast(c.newInstance());
// 快取起來,避免重複載入
providers.put(cn, p);
return p;
} catch (Throwable x) {
fail(service,"Provider " + cn + " could not be instantiated",x);
}
throw new Error(); // This cannot happen
}
複製程式碼從上面的程式碼就可以看出來, 所謂的懶載入,就是等到呼叫hasNext()再查詢服務, 呼叫next()才例項化服務類.
JDK的SPI大概就是這麼一個邏輯了, 服務提供商按照約定,將具體的實現類名稱放到/META-INF/services/xxx下, ServiceLoader就可以根據服務提供者的意願, 載入不同的實現了, 避免硬編碼寫死邏輯, 從而達到解耦的目的.
當然, 從上面這個簡單的例子可能大家會看不出來,SPI是如何達到解耦的效果的. 所以下面, 我們一起來看看,開源框架中是怎麼利用SPI機制來解耦的. 體會一下SPI的魅力.
springboot 中的SPI
作為一個程式設計師,沒事可以多點研究開源框架,因為這些開原始碼每天都不知道被人擼幾遍,所以他們的程式碼從設計到實現,都是非常優秀的,我們可以從中學到不少東西.
而spring框架這些年來,基本上可以說是開源界扛把子,江湖上無人不知無人不曉.其原始碼的設計也是出了名的優雅,超高擴充性超低耦合性.
那它是怎麼解耦的呢? 擴充點機制便是其中法寶之一
從神奇的starter說起
剛剛接觸springboot的時候, 真的覺得各種spring-xx-starter和xx-spring-starter非常的神奇. 為什麼在pom檔案新增一個依賴就能引入一個複雜的外掛了呢? 帶著這個疑問,我開始了我的走進科學之旅.
dubbo框架在國內用的公司挺多的,所以這裡, 我們就以dubbo-spring-boot-starter為例,來看看springboot中是如何高效解耦的.
回想一下, 如果我們要在springboot工程裡面引入dubbo模組, 需要怎麼做.
- 在pom檔案引入dubbo-spring-boot-starter的依賴.
<dependency>
<groupId>com.alibaba.spring.boot</groupId>
<artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
<version>2.0.0</version>
</dependency>
複製程式碼- 在application.properties檔案配置好dubbo相關引數
spring.dubbo.server=true
spring.dubbo.application.name=north-spilat-server
#
spring.dubbo.registry.id=defaultRegistry
#
spring.dubbo.registry.address=127.0.0.1
#
spring.dubbo.registry.port=2181
#
spring.dubbo.registry.protocol=zookeeper
#
spring.dubbo.protocol.name=dubbo
#
spring.dubbo.protocol.port=20881
#
spring.dubbo.module.name=north-spilat-server
#
spring.dubbo.consumer.check=false
#
spring.dubbo.provider.timeout=3000
#
spring.dubbo.consumer.retries=0
#
spring.dubbo.consumer.timeout=3000
複製程式碼- 在spring-boot的啟動類加上對應的註解
package com.north.spilat.main;
import com.alibaba.dubbo.spring.boot.annotation.EnableDubboConfiguration;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
/**
* @author lhh
*/
@SpringBootApplication
@ComponentScan(basePackages = {"com.north.*"})
@EnableDubboConfiguration
public class SpringBootMain {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(SpringBootMain.class, args);
}
}
複製程式碼- 定義介面, 實現並呼叫
介面
package com.north.spilat.service;
/**
* @author lhh
*/
public interface DubboDemoService {
String test(String params);
}
複製程式碼實現介面
package com.north.spilat.service.impl;
import com.alibaba.dubbo.config.annotation.Service;
import com.north.spilat.service.DubboDemoService;
import org.springframework.stereotype.Repository;
/**
* @author lhh
*/
@Service
@Repository("dubboDemoService")
public class DubboDemoServiceImpl implements DubboDemoService {
@Override
public String test(String params) {
return System.currentTimeMillis() + "-" + params ;
}
}
複製程式碼寫個controller呼叫dubbo介面
package com.north.spilat.controller;
import com.north.spilat.service.DubboDemoService;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import javax.annotation.Resource;
/**
* @author lhh
*/
@RestController
public class HelloWorldController {
@Resource
private DubboDemoService dubboDemoService;
@RequestMapping("/saveTheWorld")
public String index(String name) {
return dubboDemoService.test(name);
}
}
複製程式碼做完以上4步(zookeeper等環境自己裝一下)後, 啟動SpringBootMain類, 一個帶有dubbo模組的springboot工程就這樣搭好了, 真的就這麼簡單.
然而, 世界上哪有什麼歲月靜好,只不過是有人替你負重前行而已, 這個替你負重的人就是"dubbo-spring-boot-starter"
dubbo-spring-boot-starter的奧祕
因此, 這裡我們先看一下META-INF目錄下面有什麼.
dubbo/com.alibaba.dubbo.rpc.InvokerListener
dubbosubscribe=com.alibaba.dubbo.spring.boot.listener.ConsumerSubscribeListener
複製程式碼這個目錄下的檔案只有一行,看著和上面的jdk的SPI真的是像.沒錯, 這的確是一種擴充點, 是dubbo裡面的一種擴充點約定, 就是我們開篇說的ExtensionLoader啦
- spring.factories
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
com.alibaba.dubbo.spring.boot.DubboAutoConfiguration,\
com.alibaba.dubbo.spring.boot.DubboProviderAutoConfiguration,\
com.alibaba.dubbo.spring.boot.DubboConsumerAutoConfiguration
org.springframework.context.ApplicationListener=\
com.alibaba.dubbo.spring.boot.context.event.DubboBannerApplicationListener
複製程式碼哇哇哇,檔案就是以spring命名,檔案內容還涉及到這麼多spring類. 確認過眼神, 我遇上對的...檔案. 但是別急, 下面還有一個spring.providers檔案
- spring.providers
provides: dubbo-spring-boot-starter
複製程式碼spring.providers就這麼簡單的一句, 有點失望了.所以我們還是來關注一下spring.factories吧.
物理學家在做實驗之前, 總是喜歡推理一番, 得到一個預測的結論, 然後再通過實驗結果來證實或推翻預測的結論.
因此, 基於JDK裡面的SPI機制, 在這裡我們也可以做一個大膽的預測:spring框架裡面一定是有一個類似於ServiceLoader的類, 專門從META-INF/spring.factories裡面的配置,載入特定介面的實現.
結果不用說, 這個預測肯定是準確, 不然我上面這麼多字不就白寫啦. 但是怎麼證明我們的預測是準確的呢. 讓我們也來做一次"實驗".
springboot的啟動過程
要弄清楚springboot的啟動過程, 最好的辦法就研讀它的原始碼了.
而springboot的程式碼還是非常"人性化"的,springboot明明確確地告訴你了, 它的入口就是main方法.因此, 讀springboot的程式碼, 還算是比較愜意的,從main方法一路看下去就可以了.
上圖就是一個springboot工程的啟動過程.首先是連續兩個過載的靜態run方法, 靜態run方法內部會呼叫構造方法例項化SpringApplication物件, 構造方法內部是呼叫initialiaze()進行初始化的,例項化,再呼叫一個成員方法run()來正式啟動.
可見,整個啟動過程主要的邏輯都在initialiaze方法和成員run方法內部了.
看一下initialiaze()的邏輯, 下面也是老規矩,主要貼程式碼,分析都在程式碼註釋中
@SuppressWarnings({ "unchecked", "rawtypes" })
private void initialize(Object[] sources) {
// sources一般是Configuration類或main方法所在類
// 可以有多個
if (sources != null && sources.length > 0) {
this.sources.addAll(Arrays.asList(sources));
}
// 判斷是否是web環境
// classLoader能載入到
// "javax.servlet.Servlet",
// "org.springframework.web.context.ConfigurableWebApplicationContext"
// 這兩個類就是web環境
this.webEnvironment = deduceWebEnvironment();
// 載入initializers 和listeners
// getSpringFactoriesInstances顧名思義,
// 就是載入某個介面的工廠例項,
// 看起來像是我們要找的"ServiceLoader"了
setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(
ApplicationContextInitializer.class));
setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));
// 找到main方法所在的類
this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
}
複製程式碼運氣還算不錯,"嫌疑犯"getSpringFactoriesInstances就露出水面了, 來看看它的邏輯
/**
* 引數type就是要載入的介面的class
*/
private <T> Collection<? extends T>
getSpringFactoriesInstances(Class<T> type) {
// 直接呼叫過載方法getSpringFactoriesInstances
return getSpringFactoriesInstances(type, new Class<?>[] {});
}
private <T> Collection<? extends T>
getSpringFactoriesInstances(Class<T> type,
Class<?>[] parameterTypes,
Object... args) {
// 獲取當前執行緒的classLoader
ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
// Use names and ensure unique to protect against duplicates
// 翻譯一下原文註釋就是用names來去重
// 注意這裡, 我們尋找的"ServiceLoader"終於出現了
// 就是SpringFactoriesLoader
Set<String> names = new LinkedHashSet<String>(
SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(type, classLoader));
// 是用java反射來例項化
List<T> instances = createSpringFactoriesInstances(type, parameterTypes,
classLoader, args, names);
// 根據@Order註解來排一下序
AnnotationAwareOrderComparator.sort(instances);
// 返回這個介面的所有實現例項
return instances;
}
複製程式碼然後很快就找到了我們想找的SpringFactoriesLoader, 而且這個類非常小, 程式碼比JDK的ServiceLoader還少. 那我們仔細看一下他裡面都有啥.
- FACTORIES_RESOURCE_LOCATION 正是指向我們上面所說的META-INF/spring.factories
- loadFactories, 從META-INF/spring.factories查詢指定的介面實現類並例項化, 其中查詢是通過呼叫loadFactoryNames
- loadFactoryNames從指定的位置查詢特定介面的實現類的全限定名稱
- instantiateFactory 例項化
這個類就是springboot裡面的"ServiceLoader",它提供了一種機制,可以讓服務提供商指定某種介面的實現(可以是多個),例如上面的ApplicationContextInitializer.class和ApplicationListener.class介面, 如果我們想在我們的模組裡面指定我們的實現,或者想在現有的程式碼上加上我們的某個實現,就可以在/META-INF/spring.factories裡面指定. 等一下下面我會寫一個具體的例子, 可以讓大家更好的理解一下.
/**
* 省略import
**/
public abstract class SpringFactoriesLoader {
private static final Log logger = LogFactory.getLog(SpringFactoriesLoader.class);
/**
* The location to look for factories.
* 查詢工廠實現類的位置
* <p>Can be present in multiple JAR files.
* 可以在多個jar包中
* 這不就是我們一直在尋找的META-INF/spring.factories嘛
* 終於找到了
*/
public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION =
"META-INF/spring.factories";
/**
* 查詢並例項化指定的工廠類實現
*/
public static <T> List<T> loadFactories(Class<T>
factoryClass, ClassLoader classLoader) {
Assert.notNull(factoryClass, "'factoryClass'
must not be null");
ClassLoader classLoaderToUse = classLoader;
if (classLoaderToUse == null) {
classLoaderToUse =
SpringFactoriesLoader.class.getClassLoader();
}
// 最終是呼叫loadFactoryNames
List<String> factoryNames = loadFactoryNames(factoryClass, classLoaderToUse);
if (logger.isTraceEnabled()) {
logger.trace("Loaded [" + factoryClass.getName() + "] names: " + factoryNames);
}
List<T> result = new ArrayList<T>(factoryNames.size());
for (String factoryName : factoryNames) {
// 一個個的例項化
result.add(instantiateFactory(factoryName, factoryClass, classLoaderToUse));
}
// 排序
AnnotationAwareOrderComparator.sort(result);
return result;
}
/**
* 從META-INF/spring.factories查詢指定介面的實現類的
* 全限定類名稱
*/
public static List<String> loadFactoryNames(
Class<?> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
// 介面的類名稱
String factoryClassName = factoryClass.getName();
try {
//載入所有的META-INF/spring.factories檔案資源
Enumeration<URL> urls =
(classLoader != null ? classLoader.getResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION) :
ClassLoader.getSystemResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION));
List<String> result = new ArrayList<String>();
while (urls.hasMoreElements()) {
// 一個url代表一個spring.factories檔案
URL url = urls.nextElement();
// 載入所有的屬性, 一般是 xxx介面=impl1,impl2 這種形式的
Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(new UrlResource(url));
// 根據介面名獲取的類似"impl1,impl2"的字串
String factoryClassNames = properties.getProperty(factoryClassName)
// 以逗號分隔,轉化成列表
result.addAll(Arrays.asList(StringUtils.commaDelimitedListToStringArray(factoryClassNames)));
}
// 返回實現類名的列表
return result;
}
catch (IOException ex) {
throw new IllegalArgumentException("Unable to load [" + factoryClass.getName() +
"] factories from location [" + FACTORIES_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
}
}
/**
* 根據類名的全限定名稱例項化
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
private static <T> T instantiateFactory(String instanceClassName, Class<T> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
try {
// 查詢類
Class<?> instanceClass = ClassUtils.forName(instanceClassName, classLoader);
// 校驗是不是該介面類或該介面類的實現類
if (!factoryClass.isAssignableFrom(instanceClass)) {
throw new IllegalArgumentException(
"Class [" + instanceClassName + "] is not assignable to [" + factoryClass.getName() + "]");
}
Constructor<?> constructor = instanceClass.getDeclaredConstructor();
ReflectionUtils.makeAccessible(constructor);
// 反射例項化
return (T) constructor.newInstance();
}
catch (Throwable ex) {
throw new IllegalArgumentException("Unable to instantiate factory class: " + factoryClass.getName(), ex);
}
}
}
複製程式碼看完SpringFactoriesLoader這個類, initialize()方法的邏輯也就看完了. 接著再看另外一個重要方法run(String... args)
/**
* Run the Spring application, creating and refreshing a new
* {@link ApplicationContext}.
* @param args the application arguments (usually passed from a Java main method)
* @return a running {@link ApplicationContext}
*/
public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
// 用於監測啟動時長等等
StopWatch stopWatch = new StopWatch();
stopWatch.start();
// springboot的上下文
ConfigurableApplicationContext context = null;
FailureAnalyzers analyzers = null;
// 配置headless模式
configureHeadlessProperty();
// 啟動監聽器, 可以配置到spring.factories中去
SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
listeners.starting();
try {
// 封裝引數
ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(
args);
// 配置environment
ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,
applicationArguments);
// 列印banner
Banner printedBanner = printBanner(environment);
// 建立上下文
context = createApplicationContext();
analyzers = new FailureAnalyzers(context);
// 先初始化上下文
prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,
printedBanner);
// spring 經典的refresh()過程, 大部分的邏輯都在裡面
// 這裡不再深入, 讀者可以自行研讀程式碼或搜尋引擎
refreshContext(context);
afterRefresh(context, applicationArguments);
listeners.finished(context, null);
stopWatch.stop();
if (this.logStartupInfo) {
new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)
.logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);
}
return context;
}
catch (Throwable ex) {
handleRunFailure(context, listeners, analyzers, ex);
throw new IllegalStateException(ex);
}
}
複製程式碼這個方法就是springboot啟動的主要邏輯了,內容很多,如果要全部說清楚的話, 恐怕再寫幾遍文章也說不完(給人家springboot一點最起碼的尊重好不好, 想一篇文章就理解透徹人家整個框架,人家不要面子的呀).所以這裡就不會再深入,對於本文,只要知道這個run()方法是啟動的主要邏輯就可以了, 另外記住
context = createApplicationContext();
refreshContext(context);
這兩行程式碼,等下我們還會看到它的.
dubbo-spring-boot-starter的原理
上面說了很多, 但是為什麼springboot引入一個starter的依賴,就能引入一個複雜的模組. 這裡通過dubbo-spring-boot-starter來研究一下.
我們檢視一下dubbo-spring-boot-starter裡面spring.factories. 可以發現裡面配置了兩個介面, 一個是EnableAutoConfiguration,一個是ApplicationListener.
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
com.alibaba.dubbo.spring.boot.DubboAutoConfiguration,\
com.alibaba.dubbo.spring.boot.DubboProviderAutoConfiguration,\
com.alibaba.dubbo.spring.boot.DubboConsumerAutoConfiguration
org.springframework.context.ApplicationListener=\
com.alibaba.dubbo.spring.boot.context.event.DubboBannerApplicationListener
複製程式碼監聽器看名稱就知道了是用於啟動的時候列印banner, 所以這裡暫時不看, 我們先來看一下EnableAutoConfiguration是哪裡用到的.
從main方法開始一路debug,終於在AutoConfigurationImportSelector類中發現了一行程式碼:
SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(
getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(), getBeanClassLoader())
其中getSpringFactoriesLoaderFactoryClass()就是寫死了返回EnableAutoConfiguration.class
protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata,
AnnotationAttributes attributes) {
List<String> configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(
getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(), getBeanClassLoader());
Assert.notEmpty(configurations,
"No auto configuration classes found in META-INF/spring.factories. If you "
+ "are using a custom packaging, make sure that file is correct.");
return configurations;
}
/**
* Return the class used by {@link SpringFactoriesLoader} to load configuration
* candidates.
* @return the factory class
*/
protected Class<?> getSpringFactoriesLoaderFactoryClass() {
return EnableAutoConfiguration.class;
}
複製程式碼如下圖可以發現,EnableAutoConfiguration.class的實現會有很多, 只要你在spring.fatories配置了,它都會給你載入進來
- this.reader.loadBeanDefinitions(configClasses); configClasses就是所有的實現類,把這些類讀進來準備解析
- registerBeanDefinition註冊到beanDefinitionNames
- spring的refresh()操作中,最後有一步是finishBeanFactoryInitialization(beanFactory), 這一步時會初始化所有的單例物件, 最後會從beanDefinitionNames讀取所有的BeanDefinition,也包括了上面的所有EnableAutoConfiguration實現, 然後進行例項化
- 例項化EnableAutoConfiguration的具體實現的時候,會執行這些實現類裡面的具體邏輯, 以Dubbo為例,會初始化com.alibaba.dubbo.spring.boot.DubboAutoConfiguration,
com.alibaba.dubbo.spring.boot.DubboProviderAutoConfiguration,
com.alibaba.dubbo.spring.boot.DubboConsumerAutoConfiguration 這三個實現類, 就把dubbo啟動並註冊到spring容器中去了.
實現一個spring-boot-starter
清楚了原理之後, 要實現一個自己的starter就很簡單了.
假設我有一個元件,非常牛逼,具有拯救世界的能力, 你的系統接入後,也就具有了拯救世界的能力了. 那怎麼讓你的spring-boot系統可以快速接入這個牛逼的元件呢. 我來實現一個starter, 你依賴我這個starter就可以了
首先定義一個拯救世界的介面
package com.north.lat.service;
/**
* @author lhh
*/
public interface SaveTheWorldService {
/**
* 拯救世界
* @param name 留名
* @return
*/
String saveTheWorld(String name);
}
複製程式碼抽象類
package com.north.lat.service;
import lombok.extern.log4j.Log4j;
import java.util.Random;
/**
* @author lhh
*/
@Log4j
public abstract class AbstractSaveTheWorldService implements SaveTheWorldService {
private final static Random RANDOM = new Random();
private final static String SUCCESS_MSG = "WAOOOOOOO! 大英雄";
private final static String FAIL_MSG = "拯救世界是個高風險行業";
@Override
public String saveTheWorld(String name) {
int randomInt = RANDOM.nextInt(100);
String msg;
if((randomInt + 1) > getDieRate()){
msg = SUCCESS_MSG +"," + name + "拯救了這個世界!";
}else{
msg = FAIL_MSG + "," + name + ",你失敗了,下輩子再來吧";
}
log.info(msg);
return msg;
}
/**
* 指定死亡率
* @return
*/
public abstract int getDieRate();
}
複製程式碼普通人去拯救世界,一般失敗率是99%
package com.north.lat.service.impl;
import com.north.lat.service.AbstractSaveTheWorldService;
/**
* 普通人拯救世界
* @author lhh
*/
public class CommonSaveTheWorldServiceImpl extends AbstractSaveTheWorldService {
private final static int DIE_RATE = 99;
@Override
public int getDieRate() {
return DIE_RATE;
}
}
複製程式碼以英雄角色去拯救世界,成功率是99%
package com.north.lat.service.impl;
import com.north.lat.service.AbstractSaveTheWorldService;
/**
* 英雄拯救世界
* @author lhh
*/
public class HeroSaveTheWorldImpl extends AbstractSaveTheWorldService {
private final static int DIE_RATE = 1;
@Override
public int getDieRate() {
return DIE_RATE;
}
}
複製程式碼好, 我們這個超級牛逼的元件就誕生了, 下面為接入springboot準備一下, 實現一個NbAutoConfiguration如下:
package com.north.lat;
import com.north.lat.service.SaveTheWorldService;
import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.beans.factory.config.ConfigurableListableBeanFactory;
import org.springframework.beans.factory.support.BeanDefinitionRegistry;
import org.springframework.beans.factory.support.BeanDefinitionRegistryPostProcessor;
import org.springframework.beans.factory.support.GenericBeanDefinition;
import org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionalOnClass;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.ApplicationContextAware;
import org.springframework.context.EnvironmentAware;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.core.env.Environment;
import org.springframework.core.io.support.SpringFactoriesLoader;
import java.util.List;
/**
* @author lhh
* 注入environment和applicationContext 以便做一些後續操作
*/
@Configuration
@ConditionalOnClass(SaveTheWorldService.class)
public class NbAutoConfiguration implements EnvironmentAware,ApplicationContextAware,BeanDefinitionRegistryPostProcessor {
private Environment environment;
private ApplicationContext applicationContext;
@Override
public void setEnvironment(Environment environment) {
this.environment = environment;
}
@Override
public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
this.applicationContext = applicationContext;
}
@Override
public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) throws BeansException {
// 我這裡是從spring.factories載入了SaveTheWorldService的所有實現,
List<SaveTheWorldService> saveTheWorldServices = SpringFactoriesLoader.loadFactories(SaveTheWorldService.class, this.getClass().getClassLoader());
// 然後用BeanDefinitionRegistry 註冊到BeanDefinitions
saveTheWorldServices.forEach(saveTheWorldService->{
GenericBeanDefinition beanDefinition = new GenericBeanDefinition();
beanDefinition.setBeanClass(saveTheWorldService.getClass());
beanDefinition.setLazyInit(false);
beanDefinition.setAbstract(false);
beanDefinition.setAutowireCandidate(true);
beanDefinition.setScope("singleton");
registry.registerBeanDefinition(saveTheWorldService.getClass().getSimpleName(), beanDefinition);
});
}
@Override
public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
}
}
複製程式碼再配置一下spring.factories
在元件開發初期,英雄還沒找到,只能派個普通人去,所以niubility-spring-starter-1.0-SNAPSHOT.jar的spring.factories是這樣的
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
com.north.lat.NbAutoConfiguration
com.north.lat.service.SaveTheWorldService=\
com.north.lat.service.impl.CommonSaveTheWorldServiceImpl
複製程式碼後來經過開發人員無數個日日夜夜的加班,終於找到了英雄,所以niubility-spring-starter-2.0-SNAPSHOT.jar的spring.factories變成了這樣
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
com.north.lat.NbAutoConfiguration
com.north.lat.service.SaveTheWorldService=\
com.north.lat.service.impl.HeroSaveTheWorldImpl
複製程式碼這樣就完成了,專案結構如下圖所示:
那該怎麼接入呢? 我們在剛剛的spilat工程接入一下試試:
依賴jar包,這個時候是接入1.0版本的;這樣就完成接入了
<dependency>
<groupId>com.north.lat</groupId>
<artifactId>niubility-spring-starter</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>
複製程式碼所謂的完成接入是指, spring中已經註冊了SaveTheWorldService的所有實現, 即CommonSaveTheWorldServiceImpl(1.0版本)或HeroSaveTheWorldImpl(2.0版本).
我們在controller中注入呼叫一下
package com.north.spilat.controller;
import com.north.lat.service.SaveTheWorldService;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import javax.annotation.Resource;
/**
* @author lhh
*/
@RestController
public class HelloWorldController {
@Resource
private SaveTheWorldService saveTheWorldService;
@RequestMapping("/saveTheWorld")
public String index(String name) {
return saveTheWorldService.saveTheWorld(name);
}
}
複製程式碼使用1.0版本的時候,果然是失敗率99%,執行結果如下:
複製程式碼 <dependency>
<groupId>com.north.lat</groupId>
<artifactId>niubility-spring-starter</artifactId>
<version>2.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>
複製程式碼再看看執行結果, 就非常完美啦
複製程式碼
在上面的例子中, 不管是我們接入還是升級元件, 都是簡單的依賴jar包就可以了,真正的實現了可拔插,低耦合. 當然, 實際的應用場景中, 可能還需要我們增加少許的配置,例如上面的spring-boot-starter-dubbo, 以及我們經常用的druid-spring-boot-starter,spring-boot-starter-disconf等等
總結
解耦,可以說是數代程式設計師都窮極一生都在追求的東西, 這些年來提出和實現了無數的工具和思想, SPI便是沉澱出來的一種。
SPI機制在各種開源框架中都是非常常見的,而各種框架的SPI機制又各有不同, 或多或少都有一些演變;但是其實背後的原理都是大同小異.
因此, 瞭解一下這些機制, 一方面可以讓我們更清楚開源框架的執行原理,少走彎路; 另一方面,也可以作為我們日常寫程式碼和系統設計的一種參考,從而寫出更加優雅的程式碼.