JDBC【3】-- SPI技术以及数据库连接中的使用
原创
1.SPI是什么？
SPI，即是Service Provider Interface，是一种服务提供（接口实现）发现机制，可以通过ClassPath路径下的META-INF/Service文件查找文件，加载里面定义的类。
一般可以用来启用框架拓展和替换组件，比如在最常见的数据库连接JDBC中，java.sql.Driver,不同的数据库产商可以对接口做不一样的实现，但是JDK怎么知道别人有哪些实现呢？这就需要SPI,可以查找到接口的实现，对其进行操作。
用两个字解释：解耦。
2.如何使用SPI来提供自定义服务？
我们来写一个简单的例子：
整个项目结构：
SPI-Project:maven项目DBInterface:maven项目，parent是SPI-Project，定义了一个接口com.aphysia.sqlserver.DBConnectionService,自己不做实现。MysqlConnection:prarent是SPI-Project,实现了接口DBConnectionService，也就是MysqlConnectionServiceImplSqlServerConnection:prarent 也是SPI-Project，实现了DBConnectionService,也就是SqlServerConnectionServiceImplWebProject:测试项目，模拟web项目里面使用数据库驱动。
不管是MySqlConnection还是SqlServerConnection两个module中，都是去实现了DBInterface的接口，并且在resource/META-INF/services下都需要声明所实现的类，文件名就是实现的接口全限定名com.aphysia.sql.DBConnectionService，文件里面就是具体的实现类的全限定名，比如：com.aphysia.mysql.MysqlConnectionServiceImpl
SPI-Project的pom文件：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<groupId>com.aphysia</groupId>
<artifactId>SPI-Project</artifactId>
<packaging>pom</packaging>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
<modules>
<module>DbInterface</module>
<module>MySqlConection</module>
<module>SqlServerConnection</module>
<module>WebProject</module>
</modules>
</project>2.1 DBInterface定义接口
DBInterface是SPIProject的一个module，主要是定义一个规范（接口），不做任何实现。
pom文件如下：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<parent>
<artifactId>SPI-Project</artifactId>
<groupId>com.aphysia</groupId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
</parent>
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<artifactId>DbInterface</artifactId>
</project>定义的接口（模拟了java提供的数据库驱动的情景，定义了驱动规范）：DBConnectionService.java
package com.aphysia.sql;
public interface DBConnectionService {
void connect();
}2.2 模拟Mysql实现驱动
接口的第一种实现，相当于模拟第三方Mysql对接口做了自己的拓展：
pom文件：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<parent>
<artifactId>SPI-Project</artifactId>
<groupId>com.aphysia</groupId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
</parent>
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<artifactId>MySqlConection</artifactId>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>com.aphysia</groupId>
<artifactId>DbInterface</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>
</dependencies>
</project>实现了前面定义的接口：
MysqlConnectionServiceImpl
package com.aphysia.mysql;
import com.aphysia.sqlserver.DBConnectionService;
public class MysqlConnectionServiceImpl implements DBConnectionService {
public void connect() {
System.out.println("mysql 正在连接...");
}
}声明实现，在resource/META-INF.services/下定义一个文件，名为com.aphysia.sql.DBConnection,里面内容是：
com.aphysia.mysql.MysqlConnectionServiceImpl2.3 模拟SqlServer实现驱动
SqlServerConnection也是一个module,pom文件如下：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<parent>
<artifactId>SPI-Project</artifactId>
<groupId>com.aphysia</groupId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
</parent>
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<artifactId>SqlServerConnection</artifactId>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>com.aphysia</groupId>
<artifactId>DbInterface</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>
</dependencies>
</project>接口的第二种实现，相当于第三方SqlServer对接口做了自己的拓展:SqlServerConnectionServiceImpl
package com.aphysia.sqlserver;
public class SqlServerConnectionServiceImpl implements DBConnectionService {
public void connect() {
System.out.println("sqlServer 正在连接...");
}
}声明实现，在resource/META-INF.services/下定义一个文件，名为com.aphysia.sql.DBConnection,里面内容是：
com.aphysia.sqlserver.SqlServerConnectionServiceImpl2.4 模拟用户使用不同驱动
上面两种不同的接口实现，注意需要在resource下声明，文件名是基类的全限定名，里面内容是具体实现类的全限定名
而我们自己使用项目的时候呢？肯定是需要哪一个驱动就引入哪一个驱动的jar包。
比如我们在webProject中导入两种实现:MysqlConnection和SqlServerConnection:
<dependencies>
<dependency>
<groupId>com.aphysia</groupId>
<artifactId>DbInterface</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.aphysia</groupId>
<artifactId>MySqlConection</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.aphysia</groupId>
<artifactId>SqlServerConnection</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>
</dependencies>测试代码如下：
import com.aphysia.sql.DBConnectionService;
import java.util.ServiceLoader;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
ServiceLoader<DBConnectionService> serviceLoader= ServiceLoader.load(DBConnectionService.class);
for (DBConnectionService dbConnectionService : serviceLoader) {
dbConnectionService.connect();
}
}
}输出：
mysql 正在连接...
sqlServer 正在连接...如果我们只在pom文件里面引入mysql的实现呢？答案很明显，只会输出下面一句：
mysql 正在连接...也就是对于使用的人来说，不需要自己再做什么操作，只需要把包引入进来即可，简单易用。
具体完整代码: https://github.com/Damaer/DemoCode/tree/main/SPI-Project,仅供参考
3. ServiceLoader实现原理
ServiceLoader位于java.util包下,其主要代码如下：
public final class ServiceLoader<S>
implements Iterable<S>
{
private static final String PREFIX = "META-INF/services/";
private final Class<S> service;
private final ClassLoader loader;
private final AccessControlContext acc;
// Cached providers, in instantiation order
private LinkedHashMap<String,S> providers = new LinkedHashMap<>();
// The current lazy-lookup iterator
private LazyIterator lookupIterator;
public void reload() {
providers.clear();
lookupIterator = new LazyIterator(service, loader);
}
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();
}
private class LazyIterator
implements Iterator<S>
{
Class<S> service;
ClassLoader loader;
Enumeration<URL> configs = null;
Iterator<String> pending = null;
String nextName = null;
private LazyIterator(Class<S> service, ClassLoader loader) {
this.service = service;
this.loader = loader;
}
private boolean hasNextService() {
if (nextName != null) {
return true;
}
if (configs == null) {
try {
String fullName = PREFIX + service.getName();
if (loader == null)
configs = ClassLoader.getSystemResources(fullName);
else
configs = loader.getResources(fullName);
} catch (IOException x) {
fail(service, "Error locating configuration files", x);
}
}
while ((pending == null) || !pending.hasNext()) {
if (!configs.hasMoreElements()) {
return false;
}
pending = parse(service, configs.nextElement());
}
nextName = pending.next();
return true;
}
private S nextService() {
if (!hasNextService())
throw new NoSuchElementException();
String cn = nextName;
nextName = null;
Class<?> c = null;
try {
c = Class.forName(cn, false, loader);
} catch (ClassNotFoundException x) {
fail(service,
"Provider " + cn + " not found");
}
if (!service.isAssignableFrom(c)) {
fail(service,
"Provider " + cn + " not a subtype");
}
try {
S p = service.cast(c.newInstance());
providers.put(cn, p);
return p;
} catch (Throwable x) {
fail(service,
"Provider " + cn + " could not be instantiated",
x);
}
throw new Error(); // This cannot happen
}
public boolean hasNext() {
if (acc == null) {
return hasNextService();
} else {
PrivilegedAction<Boolean> action = new PrivilegedAction<Boolean>() {
public Boolean run() { return hasNextService(); }
};
return AccessController.doPrivileged(action, acc);
}
}
public S next() {
if (acc == null) {
return nextService();
} else {
PrivilegedAction<S> action = new PrivilegedAction<S>() {
public S run() { return nextService(); }
};
return AccessController.doPrivileged(action, acc);
}
}
public void remove() {
throw new UnsupportedOperationException();
}
}
public Iterator<S> iterator() {
return new Iterator<S>() {
Iterator<Map.Entry<String,S>> knownProviders
= providers.entrySet().iterator();
public boolean hasNext() {
if (knownProviders.hasNext())
return true;
return lookupIterator.hasNext();
}
public S next() {
if (knownProviders.hasNext())
return knownProviders.next().getValue();
return lookupIterator.next();
}
public void remove() {
throw new UnsupportedOperationException();
}
};
}
public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service) {
ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
return ServiceLoader.load(service, cl);
}
public static <S> ServiceLoader<S> loadInstalled(Class<S> service) {
ClassLoader cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();
ClassLoader prev = null;
while (cl != null) {
prev = cl;
cl = cl.getParent();
}
return ServiceLoader.load(service, prev);
}
public String toString() {
return "java.util.ServiceLoader[" + service.getName() + "]";
}
}我们调用ServiceLoader.load()获取接口的实现，实际上也是调用了ServiceLoader(Class<S> svc, ClassLoader cl)，里面都是调用reload()，reload()里面做了些什么操作呢？
先把provider清空，然后创建了LazyIterator对象，LazyIterator是一个内部类，实现了Iterator接口，实际上就是一个懒加载的迭代器。什么时候加载呢？
在迭代器调用的时候，调用hasNextService()，去解析resource/META-INF/services下面的实现，并完成实现类的实例化。这里的实例化是使用反射，也是通过全限定类名。class.forName()。
解析的时候，每一行代表一个实现类，将已经发现的接口进行缓存，放到private LinkedHashMap<String,S> providers中，同时对外提供遍历迭代的方法。
4. SPI的应用
我们在使用mysql驱动的时候，在mysql-connector-java-version.jar中，有一个文件是Resource/service/java.sql.Driver文件，里面记录的是：
com.mysql.jdbc.Driver
com.mysql.fabric.jdbc.FabricMySQLDriver也就是声明了java.sql.Driver的实现类是com.mysql.jdbc.Driver，不需要手动使用Class.forName()手动加载。
同样的，slf4j也是一样的机制去实现拓展功能。
这种思想，通过服务约定-->服务实现-->服务自动注册-->服务发现和使用，完成了提供者和使用方的解耦，真的很强...
【作者简介】：
秦怀，公众号【秦怀杂货店】作者，技术之路不在一时，山高水长，纵使缓慢，驰而不息。这个世界希望一切都很快，更快，但是我希望自己能走好每一步，写好每一篇文章，期待和你们一起交流。
此文章仅代表自己（本菜鸟）学习积累记录，或者学习笔记，如有侵权，请联系作者核实删除。人无完人，文章也一样，文笔稚嫩，在下不才，勿喷，如果有错误之处，还望指出，感激不尽~
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