1.什么是SPI
SPI全称Service Provider Interface，是Java提供的一套用来被第三方实现或者扩展的接口，它可以用来启用框架扩展和替换组件。 SPI的作用就是为这些被扩展的API寻找服务实现。
2.SPI和API的使用场景
API （Application Programming Interface）在大多数情况下，都是实现方制定接口并完成对接口的实现，调用方仅仅依赖接口调用，且无权选择不同实现。 从使用人员上来说，API 直接被应用开发人员使用。
SPI （Service Provider Interface）是调用方来制定接口规范，提供给外部来实现，调用方在调用时则选择自己需要的外部实现。 从使用人员上来说，SPI 被框架扩展人员使用。
3、双亲委派的问题
从JDK1.6开始引入SPI机制
双亲委派的缺点
从类加载说起，案例：Java 提供了很多服务提供者接口(Service Provider Interface，SPI)，允许第三方为这些接口提供实现。常见的 SPI 有 JDBC、JNDI、JAXP等，这些SPI的接口由核心类库提供，却由第三方实现，这样就存在一个问题：SPI 的接口是 Java
核心库的一部分，是由BootstrapClassLoader加载的；SPI实现的Java类一般是由AppClassLoader来加载的。BootstrapClassLoader是无法找到 SPI 的实现类的，因为它只加载Java的核心库。它也不能代理给AppClassLoader，因为它是最顶层的类加载器。也就是说，双亲委派模型并不能解决这个问题。
双亲委派模式的好处
第一，Java 类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系，通过这种层次关系可以避免类的重复加载，当父类加载器已经加载过一次时，没有必要子类再去加载一次。
第二，考虑到安全因素，Java 核心 Api 类不会被随意替换，核心类永远是被上层的类加载器加载。如果我们自己定义了一个 java.lang.String 类，它会优先委派给 BootStrapClassLoader 去加载，加载完了就直接返回了。
如果我们定义了一个 java.lang.ExtString，能被加载吗？答案也是不能的，因为 java.lang 包是有权限控制的，自定义了这个包，会报一个错如下：
java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.lang
SPI类无法加载？
如果不做任何的设置，Java应用的线程的上下文类加载器默认就是AppClassLoader。在核心类库使用SPI接口时，传递的类加载器使用线程上下文类加载器，线程上下文加载器，来打破双亲委派模型。即父类使用子类的类加载器来进行类加载。从而保证父子类由一个类加载器进行加载，可以成功的加载到SPI实现的类。线程上下文类加载器在很多SPI的实现中都会用到。
通常我们可以通过Thread.currentThread().getClassLoader()和Thread.currentThread().getContextClassLoader()获取线程上下文类加载器。
这里的上下文类加载器（ContextClassLoader ），它其实是破坏了双亲委派机制的，但是也为程序带来了巨大的灵活性和可扩展性。
其实 ServiceLoader 核心的逻辑就在这两个方法里
private boolean hasNextService() {
if (nextName != null) {
return true;
}
if (configs == null) {
try {
// 寻找 META-INF/services/类
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;
}
// 解析这个类文件的所有内容
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 {
// 加载这个类
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 {
// 初始化这个类
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
}
寻找 META-INF/services/类，解析类的内容，构造 Class ，初始化，返回，就这么简单了。
4.SPI的简单实现
下面我们来简单实现一个jdk的SPI的简单实现。
首先第一步，定义一组接口：
1 public interface UploadCDN {
2 void upload(String url);
3 }
这个接口分别有两个实现：
public class QiyiCDN implements UploadCDN { //上传爱奇艺cdn
@Override
public void upload(String url) {
System.out.println("upload to qiyi cdn");
}
}
public class ChinaNetCDN implements UploadCDN {//上传网宿cdn
@Override
public void upload(String url) {
System.out.println("upload to chinaNet cdn");
}
}
然后需要在resources目录下新建META-INF/services目录，并且在这个目录下新建一个与上述接口的全限定名一致的文件，在这个文件中写入接口的实现类的全限定名：
这时，通过serviceLoader加载实现类并调用：
public static void main(String[] args) {
ServiceLoader<UploadCDN> uploadCDN = ServiceLoader.load(UploadCDN.class);
for (UploadCDN u : uploadCDN) {
u.upload("filePath");
}
}
输出如下：
这样一个简单的spi的demo就完成了。可以看到其中最为核心的就是通过ServiceLoader这个类来加载具体的实现类的。
5. SPI原理解析
通过上面简单的demo，可以看到最关键的实现就是ServiceLoader这个类，可以看下这个类的源码，如下：
public final class ServiceLoader<S> implements Iterable<S> {
//扫描目录前缀
private static final String PREFIX = "META-INF/services/";
// 被加载的类或接口
private final Class<S> service;
// 用于定位、加载和实例化实现方实现的类的类加载器
private final ClassLoader loader;
// 上下文对象
private final AccessControlContext acc;
// 按照实例化的顺序缓存已经实例化的类
private LinkedHashMap<String, S> providers = new LinkedHashMap<>();
// 懒查找迭代器
private java.util.ServiceLoader.LazyIterator lookupIterator;
// 私有内部类，提供对所有的service的类的加载与实例化
private class LazyIterator implements Iterator<S> {
Class<S> service;
ClassLoader loader;
Enumeration<URL> configs = null;
String nextName = null;
//...
private boolean hasNextService() {
if (configs == null) {
try {
//获取目录下所有的类
String fullName = PREFIX + service.getName();
if (loader == null)
configs = ClassLoader.getSystemResources(fullName);
else
configs = loader.getResources(fullName);
} catch (IOException x) {
//...
}
//....
}
}
private S nextService() {
String cn = nextName;
nextName = null;
Class<?> c = null;
try {
//反射加载类
c = Class.forName(cn, false, loader);
} catch (ClassNotFoundException x) {
}
try {
//实例化
S p = service.cast(c.newInstance());
//放进缓存
providers.put(cn, p);
return p;
} catch (Throwable x) {
//..
}
//..
}
}
}
上面的代码只贴出了部分关键的实现，有兴趣的读者可以自己去研究，下面贴出比较直观的spi加载的主要流程供参考：
6.SpringBoot SPI
在Spring中提供了SPI机制，我们只需要在 META-INF/spring.factories 中配置接口实现类名，即可通过服务发现机制，在运行时加载接口的实现类：
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
org.springframework.boot.autoconfigure.admin.SpringApplicationAdminJmxAutoConfiguration
在 spring-boot-autoconfigure 模块下，SpringBoot默认就配置了很多接口的服务实现：
其实我们在使用三方 spring-boot-starter就是使用这种机制，我们的Application显然不会和三方jar处于同包或者子包。三方Bean Configuration需要加载就需要使用spring 的spi机制。
