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本文 GitHub https://github.com/JavaFamily 已收錄，有一線大廠面試完整考點(diǎn)、資料以及我的系列文章。

前言

上一篇 Dubbo 文章敖丙已經(jīng)帶了大家過了一遍整體的架構(gòu)，也提到了 Dubbo 的成功離不開它采用微內(nèi)核設(shè)計(jì)+SPI擴(kuò)展，使得有特殊需求的接入方可以自定義擴(kuò)展，做定制的二次開發(fā)。

良好的擴(kuò)展性對(duì)于一個(gè)框架而言尤其重要，框架顧名思義就是搭好核心架子，給予用戶簡(jiǎn)單便捷的使用，同時(shí)也需要滿足他們定制化的需求。

Dubbo 就依靠 SPI 機(jī)制實(shí)現(xiàn)了插件化功能，幾乎將所有的功能組件做成基于 SPI 實(shí)現(xiàn)，并且默認(rèn)提供了很多可以直接使用的擴(kuò)展點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了面向功能進(jìn)行拆分的對(duì)擴(kuò)展開放的架構(gòu)。

什么是 SPI

首先我們得先知道什么叫 SPI。

SPI (Service Provider Interface)，主要是用來在框架中使用的，最常見和莫過于我們?cè)谠L問數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)候用到的java.sql.Driver接口了。

你想一下首先市面上的數(shù)據(jù)庫(kù)五花八門，不同的數(shù)據(jù)庫(kù)底層協(xié)議的大不相同，所以首先需要定制一個(gè)接口，來約束一下這些數(shù)據(jù)庫(kù)，使得 Java 語(yǔ)言的使用者在調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候可以方便、統(tǒng)一的面向接口編程。

數(shù)據(jù)庫(kù)廠商們需要根據(jù)接口來開發(fā)他們對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)，那么問題來了，真正使用的時(shí)候到底用哪個(gè)實(shí)現(xiàn)呢？從哪里找到實(shí)現(xiàn)類呢？

這時(shí)候 Java SPI 機(jī)制就派上用場(chǎng)了，不知道到底用哪個(gè)實(shí)現(xiàn)類和找不到實(shí)現(xiàn)類，我們告訴它不就完事了唄。

大家都約定好將實(shí)現(xiàn)類的配置寫在一個(gè)地方，然后到時(shí)候都去哪個(gè)地方查一下不就知道了嗎？

Java SPI 就是這樣做的，約定在 Classpath 下的 META-INF/services/ 目錄里創(chuàng)建一個(gè)以服務(wù)接口命名的文件，然后文件里面記錄的是此 jar 包提供的具體實(shí)現(xiàn)類的全限定名。

這樣當(dāng)我們引用了某個(gè) jar 包的時(shí)候就可以去找這個(gè) jar 包的 META-INF/services/ 目錄，再根據(jù)接口名找到文件，然后讀取文件里面的內(nèi)容去進(jìn)行實(shí)現(xiàn)類的加載與實(shí)例化。

比如我們看下 MySQL 是怎么做的。

再來看一下文件里面的內(nèi)容。

MySQL 就是這樣做的，為了讓大家更加深刻的理解我再簡(jiǎn)單的寫一個(gè)示例。

Java SPI 示例

然后我在 META-INF/services/ 目錄下建了個(gè)以接口全限定名命名的文件，內(nèi)容如下

com.demo.spi.NuanNanAobing com.demo.spi.ShuaiAobing

運(yùn)行之后的結(jié)果如下

Java SPI 源碼分析

之前的文章我也提到了 Dubbo 并沒有用 Java 實(shí)現(xiàn)的 SPI，而是自定義 SPI，那肯定是 Java SPI 有什么不方便的地方或者劣勢(shì)。

因此丙帶著大家先深入了解一下 Java SPI，這樣才能知道哪里不好，進(jìn)而再和 Dubbo SPI 進(jìn)行對(duì)比的時(shí)候會(huì)更加的清晰其優(yōu)勢(shì)。

大家看到源碼不要怕，丙已經(jīng)給大家做了注釋，并且邏輯也不難的，想要變強(qiáng)源碼不可或缺。為了讓大家更好的理解，丙在源碼分析完了之后還會(huì)畫個(gè)圖，幫大家再理一下思路。

從上面我的示例中可以看到ServiceLoader.load()其實(shí)就是 Java SPI 入口，我們來看看到底做了什么操作。

我用一句話概括一下，簡(jiǎn)單的說就是先找當(dāng)前線程綁定的 ClassLoader，如果沒有就用 SystemClassLoader，然后清除一下緩存，再創(chuàng)建一個(gè) LazyIterator。

那現(xiàn)在重點(diǎn)就是 LazyIterator了，從上面代碼可以看到我們調(diào)用了 hasNext() 來做實(shí)例循環(huán)，通過 next() 得到一個(gè)實(shí)例。而 LazyIterator 其實(shí)就是 Iterator 的實(shí)現(xiàn)類。我們來看看它到底干了啥。

不管進(jìn)入 if 分支還是 else 分支，重點(diǎn)都在我框出來的代碼，接下來就進(jìn)入重要時(shí)刻了！

可以看到這個(gè)方法其實(shí)就是在約定好的地方找到接口對(duì)應(yīng)的文件，然后加載文件并且解析文件里面的內(nèi)容。

我們?cè)賮砜匆幌?nextService()。

所以就是通過文件里填寫的全限定名加載類，并且創(chuàng)建其實(shí)例放入緩存之后返回實(shí)例。

整體的 Java SPI 的源碼解析已經(jīng)完畢，是不是很簡(jiǎn)單？就是約定一個(gè)目錄，根據(jù)接口名去那個(gè)目錄找到文件，文件解析得到實(shí)現(xiàn)類的全限定名，然后循環(huán)加載實(shí)現(xiàn)類和創(chuàng)建其實(shí)例。

我再用一張圖來帶大家過一遍。

想一下 Java SPI 哪里不好

相信大家一眼就能看出來，Java SPI 在查找擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)類的時(shí)候遍歷 SPI 的配置文件并且將實(shí)現(xiàn)類全部實(shí)例化，假設(shè)一個(gè)實(shí)現(xiàn)類初始化過程比較消耗資源且耗時(shí)，但是你的代碼里面又用不上它，這就產(chǎn)生了資源的浪費(fèi)。

所以說 Java SPI 無(wú)法按需加載實(shí)現(xiàn)類。

Dubbo SPI

因此 Dubbo 就自己實(shí)現(xiàn)了一個(gè) SPI，讓我們想一下按需加載的話首先你得給個(gè)名字，通過名字去文件里面找到對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)類全限定名然后加載實(shí)例化即可。

Dubbo 就是這樣設(shè)計(jì)的，配置文件里面存放的是鍵值對(duì)，我截一個(gè) Cluster 的配置。

并且 Dubbo SPI 除了可以按需加載實(shí)現(xiàn)類之外，增加了 IOC 和 AOP 的特性，還有個(gè)自適應(yīng)擴(kuò)展機(jī)制。

我們先來看一下 Dubbo 對(duì)配置文件目錄的約定，不同于 Java SPI ，Dubbo 分為了三類目錄。

• META-INF/services/ 目錄：該目錄下的 SPI 配置文件是為了用來兼容 Java SPI 。

• META-INF/dubbo/ 目錄：該目錄存放用戶自定義的 SPI 配置文件。

• META-INF/dubbo/internal/ 目錄：該目錄存放 Dubbo 內(nèi)部使用的 SPI 配置文件。

Dubbo SPI 簡(jiǎn)單實(shí)例

用法很是簡(jiǎn)單，我就拿官網(wǎng)上的例子來展示一下。

首先在 META-INF/dubbo 目錄下按接口全限定名建立一個(gè)文件，內(nèi)容如下：

optimusPrime = org.apache.spi.OptimusPrime bumblebee = org.apache.spi.Bumblebee

然后在接口上標(biāo)注@SPI 注解，以表明它要用SPI機(jī)制，類似下面這個(gè)圖（我就是拿 Cluster 的圖舉個(gè)例子，和這個(gè)示例代碼定義的接口不一樣）。

接著通過下面的示例代碼即可加載指定的實(shí)現(xiàn)類。

再來看一下運(yùn)行的結(jié)果。

Dubbo 源碼分析

此次分析的源碼版本是 2.6.5

相信通過上面的描述大家已經(jīng)對(duì) Dubbo SPI 已經(jīng)有了一定的認(rèn)識(shí)，接下來我們來看看它的實(shí)現(xiàn)。

從上面的示例代碼我們知道 ExtensionLoader 好像就是重點(diǎn)，它是類似 Java SPI 中 ServiceLoader 的存在。

我們可以看到大致流程就是先通過接口類找到一個(gè) ExtensionLoader ，然后再通過 ExtensionLoader.getExtension(name) 得到指定名字的實(shí)現(xiàn)類實(shí)例。

我們就先看下 getExtensionLoader() 做了什么。

很簡(jiǎn)單，做了一些判斷然后從緩存里面找是否已經(jīng)存在這個(gè)類型的 ExtensionLoader ，如果沒有就新建一個(gè)塞入緩存。最后返回接口類對(duì)應(yīng)的 ExtensionLoader 。

我們?cè)賮砜匆幌?getExtension() 方法，從現(xiàn)象我們可以知道這個(gè)方法就是從類對(duì)應(yīng)的 ExtensionLoader 中通過名字找到實(shí)例化完的實(shí)現(xiàn)類。

可以看到重點(diǎn)就是 createExtension()，我們?cè)賮砜聪逻@個(gè)方法干了啥。

整體邏輯很清晰，先找實(shí)現(xiàn)類，判斷緩存是否有實(shí)例，沒有就反射建個(gè)實(shí)例，然后執(zhí)行 set 方法依賴注入。如果有找到包裝類的話，再包一層。

到這步為止我先畫個(gè)圖，大家理一理，還是很簡(jiǎn)單的。

那么問題來了 getExtensionClasses() 是怎么找的呢？injectExtension() 如何注入的呢（其實(shí)我已經(jīng)說了set方法注入）？為什么需要包裝類呢？

getExtensionClasses

這個(gè)方法進(jìn)去也是先去緩存中找，如果緩存是空的，那么調(diào)用 loadExtensionClasses，我們就來看下這個(gè)方法。

而 loadDirectory里面就是根據(jù)類名和指定的目錄，找到文件先獲取所有的資源，然后一個(gè)一個(gè)去加載類，然后再通過loadClass去做一下緩存操作。

可以看到，loadClass 之前已經(jīng)加載了類，loadClass 只是根據(jù)類上面的情況做不同的緩存。分別有 Adaptive 、WrapperClass 和普通類這三種，普通類又將Activate記錄了一下。至此對(duì)于普通的類來說整個(gè) SPI 過程完結(jié)了。

接下來我們分別看不是普通類的幾種東西是干啥用的。

Adaptive 注解 - 自適應(yīng)擴(kuò)展

在進(jìn)入這個(gè)注解分析之前，我們需要知道 Dubbo 的自適應(yīng)擴(kuò)展機(jī)制。

我們先來看一個(gè)場(chǎng)景，首先我們根據(jù)配置來進(jìn)行 SPI 擴(kuò)展的加載，但是我不想在啟動(dòng)的時(shí)候讓擴(kuò)展被加載，我想根據(jù)請(qǐng)求時(shí)候的參數(shù)來動(dòng)態(tài)選擇對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展。

怎么做呢？

Dubbo 通過一個(gè)代理機(jī)制實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)擴(kuò)展，簡(jiǎn)單的說就是為你想擴(kuò)展的接口生成一個(gè)代理類，可以通過JDK 或者 javassist 編譯你生成的代理類代碼，然后通過反射創(chuàng)建實(shí)例。

這個(gè)實(shí)例里面的實(shí)現(xiàn)會(huì)根據(jù)本來方法的請(qǐng)求參數(shù)得知需要的擴(kuò)展類，然后通過 ExtensionLoader.getExtensionLoader(type.class).getExtension(從參數(shù)得來的name)，來獲取真正的實(shí)例來調(diào)用。

我從官網(wǎng)搞了個(gè)例子，大家來看下。

現(xiàn)在大家應(yīng)該對(duì)自適應(yīng)擴(kuò)展有了一定的認(rèn)識(shí)了，我們?cè)賮砜聪略创a，到底怎么做的。

這個(gè)注解就是自適應(yīng)擴(kuò)展相關(guān)的注解，可以修飾類和方法上，在修飾類的時(shí)候不會(huì)生成代理類，因?yàn)檫@個(gè)類就是代理類，修飾在方法上的時(shí)候會(huì)生成代理類。

Adaptive 注解在類上

比如這個(gè) ExtensionFactory 有三個(gè)實(shí)現(xiàn)類，其中一個(gè)實(shí)現(xiàn)類就被標(biāo)注了 Adaptive 注解。

在 ExtensionLoader 構(gòu)造的時(shí)候就會(huì)去通過getAdaptiveExtension 獲取指定的擴(kuò)展類的 ExtensionFactory。

我們?cè)賮砜聪?AdaptiveExtensionFactory 的實(shí)現(xiàn)。

可以看到先緩存了所有實(shí)現(xiàn)類，然后在獲取的時(shí)候通過遍歷找到對(duì)應(yīng)的 Extension。

我們?cè)賮砩钊敕治鲆徊?getAdaptiveExtension 里面到底干了什么。

到這里其實(shí)已經(jīng)和上文分析的 getExtensionClasses中l(wèi)oadClass 對(duì) Adaptive 特殊緩存相呼應(yīng)上了。

Adaptive 注解在方法上

注解在方法上則需要?jiǎng)討B(tài)拼接代碼，然后動(dòng)態(tài)生成類，我們以 Protocol 為例子來看一下。

Protocol 沒有實(shí)現(xiàn)類注釋了 Adaptive ，但是接口上有兩個(gè)方法注解了 Adaptive ，有兩個(gè)方法沒有。

因此它走的邏輯應(yīng)該應(yīng)該是 createAdaptiveExtensionClass，

具體在里面如何生成代碼的我就不再深入了，有興趣的自己去看吧，我就把成品解析一下，就差不多了。

我美化一下給大家看看。

可以看到會(huì)生成包，也會(huì)生成 import 語(yǔ)句，類名就是接口加個(gè)$Adaptive，并且實(shí)現(xiàn)這接口，沒有標(biāo)記 Adaptive 注解的方法調(diào)用的話直接拋錯(cuò)。

我們?cè)賮砜匆幌聵?biāo)注了注解的方法，我就拿 export 舉例。

就像我前面說的那樣，根據(jù)請(qǐng)求的參數(shù)，即 URL 得到具體要調(diào)用的實(shí)現(xiàn)類名，然后再調(diào)用 getExtension 獲取。

整個(gè)自適應(yīng)擴(kuò)展流程如下。

WrapperClass - AOP

包裝類是因?yàn)橐粋€(gè)擴(kuò)展接口可能有多個(gè)擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)類，而這些擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)類會(huì)有一個(gè)相同的或者公共的邏輯，如果每個(gè)實(shí)現(xiàn)類都寫一遍代碼就重復(fù)了，并且比較不好維護(hù)。

因此就搞了個(gè)包裝類，Dubbo 里幫你自動(dòng)包裝，只需要某個(gè)擴(kuò)展類的構(gòu)造函數(shù)只有一個(gè)參數(shù)，并且是擴(kuò)展接口類型，就會(huì)被判定為包裝類，然后記錄下來，用來包裝別的實(shí)現(xiàn)類。

簡(jiǎn)單又巧妙，這就是 AOP 了。

injectExtension - IOC

直接看代碼，很簡(jiǎn)單，就是查找 set 方法，根據(jù)參數(shù)找到依賴對(duì)象則注入。

這就是 IOC。

Activate 注解

這個(gè)注解我就簡(jiǎn)單的說下，拿 Filter 舉例，Filter 有很多實(shí)現(xiàn)類，在某些場(chǎng)景下需要其中的幾個(gè)實(shí)現(xiàn)類，而某些場(chǎng)景下需要另外幾個(gè)，而 Activate 注解就是標(biāo)記這個(gè)用的。

它有三個(gè)屬性，group 表示修飾在哪個(gè)端，是 provider 還是 consumer，value 表示在 URL參數(shù)中出現(xiàn)才會(huì)被激活，order 表示實(shí)現(xiàn)類的順序。

總結(jié)

先放個(gè)上述過程完整的圖。

然后我們?cè)賮砜偨Y(jié)一下，今天丙先帶大家了解了下什么是 SPI，寫了個(gè)簡(jiǎn)單示例，并且進(jìn)行了 Java SPI 源碼分析。

得知了 Java SPI 會(huì)一次加載和實(shí)例化所有的實(shí)現(xiàn)類。

而 Dubbo SPI 則自己實(shí)現(xiàn)了 SPI，可以通過名字實(shí)例化指定的實(shí)現(xiàn)類，并且實(shí)現(xiàn)了 IOC 、AOP 與 自適應(yīng)擴(kuò)展 SPI 。

整體而言不是很難，也不會(huì)很繞，大家看了文章之后如果自己再過一遍收獲會(huì)更大。

絮叨

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的阿里面试真题：Dubbo的SPI机制的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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