死磕Spring，什么是SPI机制，对SpringBoot自动装配有什么帮助

news2024/9/29 18:14:07

文章目录

  • 如果没时间看的话，在这里直接看总结
  • 一、Java SPI的概念和术语
  • 二、看看Java SPI是如何诞生的
  • 三、Java SPI应该如何应用
  • 四、从0开始，手撸一个SPI的应用实例
  • 五、SpringBoot自动装配
  • 六、Spring SPI机制与Spring Factories机制做对比
  • 七、这里是给我自己提个醒

如果没时间看的话，在这里直接看总结

1. SPI是一个机制，流程由三个组件构成

  • ServiceLoader，就是ClassLoader；
  • Service，是接口，作为文件（在META-INF/services目录下）的名称
  • ServiceProvider，是接口的实现类，作为文件（在META-INF/services目录下）的内容

2. SPI执行流程

  • ServiceLoader通过classpath路径，加载指定的Service文件，然后使用里面合适的内容ServiceProvider

一、Java SPI的概念和术语

SPI（Service Provider Interface）：基于ClassLoader，发现并加载服务，机制
SPI由三个组件构成：Service、Service Provider、ServiceLoader

  • Service：是一个公开的接口或抽象类，定义了一个抽象的功能模块（文件名称）
  • Service Provider：是Service的实现类（文件内容）
  • ServiceLoader：是SPI机制中的核心组件，负责在运行时发现并加载Service Provider
    在这里插入图片描述

二、看看Java SPI是如何诞生的

  1. 在Java SPI出现之前，Class.forName（）要自己根据需求写驱动类
    在这里插入图片描述

  2. JDBC要求Driver实现类在类加载的时候，能将自身的实例对象自动注册到DriverManager中，从而加载数据库驱动。
    在这里插入图片描述

  3. Java SPI逐渐融入JDBC
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三、Java SPI应该如何应用

  1. 规范的配置文件
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  2. Service Provider类必须具备无参的默认构造方法
    在这里插入图片描述
    在JDBC中的对应实现
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  3. 保证能加载到配置文件和Service Provider类
    在这里插入图片描述
    在JDBC中的对应实现
    在这里插入图片描述
    总结：上述除了导包需要自己动手以外，其他的手续都是导包之后，Java SPI自动完成的

四、从0开始，手撸一个SPI的应用实例

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总体流程
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五、SpringBoot自动装配

参考视频：每一帧都是干货！15分钟的视频花2小时看
参考文章：springboot自动装配到底是什么意思？
参考文章：建立META-INF/spring.factories文件的意义何在
参考文章：springboot自动装配原理-以redis为例
参考文章：聊聊 SpringBoot 自动装配原理
参考文章：spring.factories 文件的位置

1. 手动装配Redis实例

  • 加入pom依赖
<dependency>
	<groupId>org.springframework.data</groupId>
	<artifactId>spring-data-redis</artifactId>
	<version>2.0.9.RELEASE</version>
</dependency>

<dependency>
	<groupId>redis.clients</groupId>
	<artifactId>jedis</artifactId>
	<version>2.9.0</version>
</dependency>
  • 配置xml的bean的配置
 //配置连接池
    <bean id="poolConfig" class="redis.clients.jedis.JedisPoolConfig">
        <property name="minIdle" value="10"></property>
        <property name="maxTotal" value="20"></property>
    </bean>
    
    //配置连接工厂
    <bean id="jedisConnectionFactory" class="org.springframework.data.redis.connection.jedis.JedisConnectionFactory">
        <property name="hostName" value="47.104.128.12"></property>
        <property name="password" value="123456"></property>
        <property name="database" value="0"></property>
        <property name="poolConfig" ref="poolConfig"></property>
    </bean>


    //配置 redisTemplate 模版类
    <bean id="redisTemplate" class="org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate">
        <property name="connectionFactory"  ref="jedisConnectionFactory"/>
        <!--如果不配置Serializer，那么存储的时候缺省使用String，如果用User类型存储，那么会提示错误User can't cast to String！！  -->
        <property name="keySerializer">
            <bean class="org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer"/>
        </property>
        <property name="valueSerializer">
            <bean class="org.springframework.data.redis.serializer.GenericJackson2JsonRedisSerializer"/>
        </property>
        <property name="hashKeySerializer">
            <bean class="org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer"/>
        </property>
        <property name="hashValueSerializer">
         <bean class="org.springframework.data.redis.serializer.GenericJackson2JsonRedisSerializer"/>
        </property>
    </bean>
  • 导入配置
    @ImportResource(locations = “classpath:beans.xml”) 可以导入xml的配置文件

2. SpringBoot自动配置Redis实例

  • 引入依赖
<dependency>
	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
	<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
  • 配置Redis服务器
spring:
	redis:
		database:0
		host:127.0.0.1
		port:6379
		password:123456
  • 直接使用RedisTemplate或StringRedisTemplate
@Autowired
private RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate;
@Autowired
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
  • 提出问题：自动配置
  • 我们除了通过maven引入一个starter外，其他什么也没有做，但是呢，SpringBoot就自动完成了Redis的配置，将相关的Bean对象注册到IOC容器中了。那么SpringBoot是如何做到这一点的呢？这就是这篇博客所要说明的问题了。

2. 自动配置，一切从注解@SpringBootApplicaiton说起

  • @SpringBootApplication注解
    在这里插入图片描述
  • 下面我们逐步分析@EnableAutoConfiguration的自动配置
@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import({AutoConfigurationImportSelector.class})
public @interface EnableAutoConfiguration {
    String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";
 
    Class<?>[] exclude() default {};
 
    String[] excludeName() default {};
}

AutoConfigurationImportSelector.class的selectImports方法

@Override
public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata){
	if(!isEnabled(annotationMetadata))
		return NO_IMPORTS;
	AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader
			.loadMetadata(this.beanClassLoader);
	//SpringBoot自动配置的入口方法
	AutoConfigurationEntry autoConfigurationEntry = getAutoConfigurationEntry(
			autoConfigurationMetadata, annotationErtadata);
	return StringUtils.toStringArray(autoConfigurationEntry.getConfigurations());
  • selectImports（）方法中引用的getAutoConfigurationEntry（）
protected AutoConfigurationEntry getAutoConfigurationEntry(
		AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata,
		AnnotationMetadata annotationMetadata){
	//1. 获取annotationMetadata的注解@EnableAutoConfiguration的属性
	AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
	//2. 从资源文件Spring.factories中获取EnableAutoConfiguration对应的所有的类
	List<String> configurations = getCandidateConfigurations(
		annotationMetadata, attributes);
	//3. 通过在注解@EnableAutoConfiguration设置exclude的相关属性，可以排除指定的自动配置类
	Set<String> exclusions = getExclusions(anntationMetadata, attributes);
	checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
	configurations.removeAll(exclusions);
	//4. 根据注解@Conditional来判断是否需要排除某些自动配置类
	configurations filter = filter(configurations, autoConfigurationMetadata);
	//5. 触发AutoConfiguration导入的相关事件
	fireAutoCOnfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
	return new AutofigurationEntry(configurations, exclusions);
}
  • getAutoConfigurationEntry（）引用的getCandidateConfigurations（）
protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata, 
		AnnotationAttributes attributes){
	//通过SpringFactories机制，从配置文件Spring.factories中找出所有的自动配置类
	List<String> configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(
			EnableAutoConfiguration.class, getBeanClassLoader());
	Assert.notEmpty(configurations,"No auto configuration classes found");
	return configurations;
}

SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames方法调用loadSpringFactories方法从所有的jar包中读取META-INF/spring.factories文件信息。

	// 参数：
 	// Class<?> factoryType：需要被加载的工厂类的class
 	// ClassLoader classLoader：类加载器
	public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryType, @Nullable ClassLoader classLoader) {
		ClassLoader classLoaderToUse = classLoader;
		if (classLoaderToUse == null) {
			// 若没传入类加载器，使用该本类的类加载器
			classLoaderToUse = SpringFactoriesLoader.class.getClassLoader();
		}
		// class.getName():获取该类的全类限定名字
		String factoryTypeName = factoryType.getName();
		// loadSpringFactories(classLoaderToUse) 返回是Map
		// Map.getOrDefault(A,B): A为Key，从Map中获取Value，若Value为Null，则返回B 当作返回值
		return loadSpringFactories(classLoaderToUse).getOrDefault(factoryTypeName, Collections.emptyList());
	}

loadSpringFactories（）方法调用ClassLoader.getSystemResources（）获取META-INF/spring.factories文件

private static Map<String, List<String>> loadSpringFactories(@Nullable ClassLoader classLoader) {
        MultiValueMap result = (MultiValueMap)cache.get(classLoader);
        if(result != null) {
            return result;
        } else {
            try {
                Enumeration ex = classLoader != null?classLoader.getResources("META-INF/spring.factories"):ClassLoader.getSystemResources("META-INF/spring.factories");
                LinkedMultiValueMap result1 = new LinkedMultiValueMap();
 
                while(ex.hasMoreElements()) {
                    URL url = (URL)ex.nextElement();
                    UrlResource resource = new UrlResource(url);
                    Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(resource);
                    Iterator var6 = properties.entrySet().iterator();
 
                    while(var6.hasNext()) {
                        Entry entry = (Entry)var6.next();
                        List factoryClassNames = Arrays.asList(StringUtils.commaDelimitedListToStringArray((String)entry.getValue()));
                        result1.addAll((String)entry.getKey(), factoryClassNames);
                    }
                }
 
                cache.put(classLoader, result1);
                return result1;
            } catch (IOException var9) {
                throw new IllegalArgumentException("Unable to load factories from location [META-INF/spring.factories]", var9);
            }
        }
    }

下面是spring-boot-autoconfigure这个jar中spring.factories文件部分内容，选择带有EnableAutoConfiguration自动配置类。

org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigurationImportListener=\
org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionEvaluationReportAutoConfigurationImportListener
 
# Auto Configuration Import Filters
org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigurationImportFilter=\
org.springframework.boot.autoconfigure.condition.OnClassCondition
 
# Auto Configure
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
org.springframework.boot.autoconfigure.admin.SpringApplicationAdminJmxAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.aop.AopAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.amqp.RabbitAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.batch.BatchAutoConfiguration,\
org.springframework.boot.autoconfigure.cache.CacheAutoConfiguration,\

六、Spring SPI机制与Spring Factories机制做对比

  • 联系：Spring Factories自动装配借用了SPI机制，SPI机制本身就是一种思想，不是特定的技术。
  • 区别：如下
    在这里插入图片描述

七、这里是给我自己提个醒

META-IF/spring.factories是在Maven引入的Jar包中，每一个Jar都有自己META-IF/spring.factories，所以SpringBoot是去每一个Jar包里面寻找META-IF/spring.factories，而不是我的项目中存在META-IF/spring.factories（当然也可以存在，但是我项目的META-IF/spring.factories肯定没有类似以下这些东西）
在这里插入图片描述

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