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    短網址網站開發必須理解的Java中SPI機制

    今天小編通過探析FT12短網址提供的,在短網址網站設計中比較常用的Java SPI機制,希望給大家在實際開發實踐、學習開源項目提供參考。


    SPI全稱Service Provider Interface,是Java提供的一套用來被第三方實現或者擴展的API,它可以用來啟用框架擴展和替換組件。

    短網址整體機制如下圖所示:

    Java SPI 實際上是“基于接口的編程+策略模式+配置文件”組合實現的動態加載機制。

    系統設計的各個抽象,往往有很多不同的實現方案,在面向的對象的設計里,一般推薦模塊之間基于接口編程,模塊之間不對實現類進行硬編碼。

    一旦代碼里涉及具體的實現類,就違反了可拔插的原則,如果需要替換一種實現,就需要修改代碼。為了實現在模塊裝配的時候能不在程序里動態指明,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:為某個接口尋找服務實現的機制。有點類似IOC的思想,就是將裝配的控制權移到程序之外,在模塊化設計中這個機制尤其重要。所以SPI的核心思想就是解耦。


    短網址的使用場景

    概括地說,適用于:調用者根據實際使用需要,啟用、擴展、或者替換框架的實現策略

    比較常見的例子:

    • 數據庫驅動加載接口實現類的加載
      JDBC加載不同類型數據庫的驅動

    • 日志門面接口實現類加載
      SLF4J加載不同提供商的日志實現類

    • Spring
      Spring中大量使用了SPI,比如:對servlet3.0規范對ServletContainerInitializer的實現、自動類型轉換Type Conversion SPI(Converter SPI、Formatter SPI)等

    • Dubbo
      Dubbo中也大量使用SPI的方式實現框架的擴展, 不過它對Java提供的原生SPI做了封裝,允許用戶擴展實現Filter接口


    使用介紹

    要使用Java SPI,需要遵循如下約定:

    • 1、當服務提供者提供了接口的一種具體實現后,在jar包的META-INF/services目錄下創建一個以“接口全限定名”為命名的文件,內容為實現類的全限定名;

    • 2、接口實現類所在的jar包放在主程序的classpath中;

    • 3、主程序通過java.util.ServiceLoder動態裝載實現模塊,它通過掃描META-INF/services目錄下的配置文件找到實現類的全限定名,把類加載到JVM;

    • 4、SPI的實現類必須攜帶一個不帶參數的構造方法;


    短鏈接生成的示例代碼

    步驟1、定義一組接口 (假設是org.foo.demo.IShout),并寫出接口的一個或多個實現,(假設是org.foo.demo.animal.Dog、org.foo.demo.animal.Cat)。

    public interface IShout {
        void shout();
    }
    public class Cat implements IShout {
        @Override
        public void shout() {
            System.out.println("miao miao");
        }
    }
    public class Dog implements IShout {
        @Override
        public void shout() {
            System.out.println("wang wang");
        }
    }

    步驟2、在 src/main/resources/ 下建立 /META-INF/services 目錄, 新增一個以接口命名的文件 (org.foo.demo.IShout文件),內容是要應用的實現類(這里是org.foo.demo.animal.Dog和org.foo.demo.animal.Cat,每行一個類)。

    org.foo.demo.animal.Dog
    org.foo.demo.animal.Cat

    步驟3、使用 ServiceLoader 來加載配置文件中指定的實現。

    public class SPIMain {
        public static void main(String[] args) {
            ServiceLoader shouts = ServiceLoader.load(IShout.class);
            for (IShout s : shouts) {
                s.shout();
            }
        }
    }

    代碼輸出:

    wang wang
    miao miao

    首先看ServiceLoader類的簽名類的成員變量:

    public final class ServiceLoader<Simplements Iterable<S>{
    private static final String PREFIX = "META-INF/services/";

        // 代表被加載的類或者接口
        private final Class service;

        // 用于定位,加載和實例化providers的類加載器
        private final ClassLoader loader;

        // 創建ServiceLoader時采用的訪問控制上下文
        private final AccessControlContext acc;

        // 緩存providers,按實例化的順序排列
        private LinkedHashMap providers = new LinkedHashMap<>();

        // 懶查找迭代器
        private LazyIterator lookupIterator;

        ......
    }

    參考具體短網址網站的源碼,梳理了一下,實現的流程如下:

    1 應用程序調用ServiceLoader.load方法
    ServiceLoader.load方法內先創建一個新的ServiceLoader,并實例化該類中的成員變量,包括:

    • loader(ClassLoader類型,類加載器)

    • acc(AccessControlContext類型,訪問控制器)

    • providers(LinkedHashMap類型,用于緩存加載成功的類)

    • lookupIterator(實現迭代器功能)

    2 應用程序通過迭代器接口獲取對象實例
    ServiceLoader先判斷成員變量providers對象中(LinkedHashMap類型)是否有緩存實例對象,如果有緩存,直接返回。
    如果沒有緩存,執行類的裝載:

    • 讀取META-INF/services/下的配置文件,獲得所有能被實例化的類的名稱

    • 通過反射方法Class.forName()加載類對象,并用instance()方法將類實例化

    • 把實例化后的類緩存到providers對象中(LinkedHashMap類型)
      然后返回實例對象。


    總結

    優點

    使用Java SPI機制的優勢是實現短網址的高并發,使得第三方服務模塊的裝配控制的邏輯與調用者的業務代碼分離,而不是耦合在一起。應用程序可以根據實際業務情況啟用框架擴展或替換框架組件。

    缺點

    • 雖然ServiceLoader也算是使用的延遲加載,但是基本只能通過遍歷全部獲取,也就是接口的實現類全部加載并實例化一遍。如果你并不想用某些實現類,它也被加載并實例化了,這就造成了浪費。獲取某個實現類的方式不夠靈活,只能通過Iterator形式獲取,不能根據某個參數來獲取對應的實現類。

    • 多個并發多線程使用ServiceLoader類的實例是不安全的,短鏈接打開速度會受到一定限制。

    掃描二維碼推送至手機訪問。

    版權聲明:本文由短鏈接發布,如需轉載請注明出處。

    本文鏈接:http://www.virginiabusinesslawupdate.com/article_541.html

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