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SpringBoot+SPI机制优雅实现可插拔组件

芋道源码 · 公众号 · Java · 2024-12-18 09:31

正文

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来源：juejin.cn/post/
7395433541482823715

什么是Java的SPI

Java SPI（‌Service Provider Interface）‌是一种服务提供界面，‌它是Java提供的一种服务发现和加载机制，‌允许开发者为接口定义多种实现，‌并在运行时动态地发现和加载这些实现。‌

Java SPI机制的核心在于它提供了一种方式，‌使得服务提供者可以根据SPI的约定，‌为某个接口提供具体的实现类。‌这些实现类被放置在特定的位置，‌如META-INF/services目录下，‌并通过配置文件指定。‌当需要使用这些服务时，‌Java运行时环境能够自动扫描这些目录，‌找到并加载相应的实现类，‌从而实现服务的动态发现和加载。‌

Java SPI的主要用途包括：‌

服务提供者可以在不修改业务代码的情况下，‌为框架或库提供扩展点。‌
允许在运行时动态地插入或更换组件实现，‌鼓励松耦合的设计原则。‌
允许第三方扩展和替换核心库中的组件，‌丰富了Java生态，‌为开发者提供了极大的灵活性。‌

在Java中，‌SPI被广泛应用于各种框架和库的扩展，‌如Servlet容器初始化、‌类型转换、‌日志记录等场景。‌通过SPI机制，‌Java应用程序可以在不修改业务代码的情况下，‌轻松地集成和使用第三方提供的服务实现，‌从而提高了软件的可扩展性和可维护性

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SPI和API的区别

SPI和API的主要区别在于它们的定义方式、‌调用方式、‌灵活性、‌依赖关系以及用途。‌

定义方式：‌ API是由开发者主动编写并公开给其他开发者使用的，‌而SPI是由框架或库提供方定义的接口，‌供第三方开发者实现。‌
调用方式：‌ API通过直接调用接口的方法来使用功能，‌而SPI是通过配置文件来指定具体的实现类，‌然后由框架或库自动加载和调用。‌
灵活性：‌ API的实现类必须在编译时就确定，‌无法动态替换；‌而SPI的实现类可以在运行时根据配置文件的内容进行动态加载和替换。‌
依赖关系：‌ API是被调用方依赖的，‌即应用程序需要引入API所在的库才能使用其功能；‌而SPI是调用方依赖的，‌即框架或库需要引入第三方实现类的库才能加载和调用。‌
用途：‌ API通常用于描述库、‌框架、‌操作系统、‌服务等对外提供的编程接口，‌开发者通过API调用相应的功能来实现自己的应用程序。‌而SPI定义了一种插件式的架构，‌允许开发者定义接口，‌并通过服务提供者来提供不同的实现，‌主要目的是允许系统在运行时发现和加载具体的服务提供者，‌从而实现动态扩展和替换功能的能力。‌

综上所述，‌API是一种规范，‌描述了如何与一个组件进行交互；‌而SPI则是一种机制，‌用于动态地发现和加载实现了特定接口的组件。‌

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实现过程

0.目录结构

sa-auth  父工程
-- sa-auth-bus 业务工程
-- sa-auth-plugin 定义SPI接口的工程
-- sa-auth-plugin-ldap 模拟第三方库的实现工程

1.idea创建名为sa-auth 的pom 项目，pom 如下

  
<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 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">  
    <modelVersion>4.0.0modelVersion>  
        <parent>  
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>  
            <artifactId>spring-boot-starter-parentartifactId>  
            <version>2.1.16.RELEASEversion>  
        parent>  
    <groupId>com.vijaygroupId>  
    <artifactId>cs-authartifactId>  
    <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>  
    <name>cs-authname>  
    <packaging>pompackaging>  
    <description>cs-authdescription>  
    <properties>  
        <java.version>1.8java.version>  
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8project.build.sourceEncoding>  
        <maven.compiler.compilerVersion>1.8maven.compiler.compilerVersion>  
    properties>  
    <modules>  
        <module>cs-auth-pluginmodule>  
        <module>cs-auth-busmodule>  
        <module>cs-auth-plugin-ldapmodule>  
    modules>  
    <dependencyManagement>  
        <dependencies>  
            <dependency>  
                <groupId>org.projectlombokgroupId>  
                <artifactId>lombokartifactId>  
                <version>1.18.20version>  
            dependency>  
            <dependency>  
                <groupId>com.vijaygroupId>  
                <artifactId>cs-auth-pluginartifactId>  
                <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>  
            dependency>  
        dependencies>  
    dependencyManagement>  
project>

2.然后创建sa-auth-plugin，pom 如下

  
<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 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">  
    <modelVersion>4.0.0modelVersion>  
    <parent>  
        <groupId>com.vijaygroupId>  
        <artifactId>cs-authartifactId>  
        <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>  
        <relativePath>../pom.xmlrelativePath>  
    parent>  
    <artifactId>cs-auth-pluginartifactId>  
    <name>cs-auth-pluginname>  
    <description>cs-auth-plugindescription>  
project>

3.sa-auth-bus，pom 如下

  
<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 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">  
    <modelVersion>4.0.0modelVersion>  
    <parent>  
        <groupId>com.vijaygroupId>  
        <artifactId>cs-authartifactId>  
        <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>  
        <relativePath>../pom.xmlrelativePath>  
    parent>  
    <artifactId>cs-auth-busartifactId>  
    <name>cs-auth-busname>  
    <description>cs-auth-busdescription>  
    <dependencies>  
        <dependency>  
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>  
            <artifactId>spring-boot-starterartifactId>  
        dependency>  
        <dependency>  
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>  
            <artifactId>spring-boot-starter-testartifactId>  
            <scope>testscope>  
        dependency>  
        <dependency>  
            <groupId>com.vijaygroupId>  
            <artifactId>cs-auth-pluginartifactId>  
        dependency>  
        <dependency>  
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>  
            <artifactId>spring-boot-starter-webartifactId>  
        dependency>  
        <dependency>  
            <groupId>org.projectlombokgroupId>  
            <artifactId>lombokartifactId>  
        dependency>  
    dependencies>  
    <build>  
        <resources>  
            <resource>  
                <directory>src/main/resourcesdirectory>  
                <filtering>truefiltering>  
            resource>  
        resources>  
        <plugins>  
            <plugin>  
                <groupId>org.springframework.bootgroupId>  
                <artifactId>spring-boot-maven-pluginartifactId>  
                <version>2.1.1.RELEASEversion>  
                <executions>  
                    <execution>  
                        <goals>  
                            <goal>repackagegoal>  
                        goals>  
                    execution>  
                executions>  
            plugin>  
        plugins>  
    build>  
project>

4.sa-auth-plugin-ldap，pom如下

  
<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 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">  
    <modelVersion>4.0.0modelVersion>  
    <parent>  
        <groupId>com.vijaygroupId>  
        <artifactId>cs-authartifactId>  
        <version>0.0.1-SNAPSHOTversion>  
        <relativePath>../pom.xmlrelativePath>  
    parent>  
    <artifactId>cs-auth-plugin-ldapartifactId>  
    <name>cs-auth-pluginname>  
    <description>cs-auth-plugin-ldapdescription>  
    <dependencies>  
        <dependency>  
            <groupId>com.vijaygroupId>  
            <artifactId>cs-auth-pluginartifactId>  
        dependency>  
    dependencies>  
project>

5.创建好的项目结构如下

6.打开sa-auth-plugin，定义SPI接口

package com.vijay.csauthplugin.service;  
  
/**  
* 插件SPI接口  
*  
* @author vijay  
*/  
public interface AuthPluginService {  
  
    /**  
    * 登录认证  
    *  
    * @param userName 用户名  
    * @param password 密码  
    * @return 认证结果  
    */  
    boolean login(String userName, String password);  

    /**  
    * AuthPluginService Name which for conveniently find AuthPluginService instance.  
    *  
    * @return AuthServiceName mark a AuthPluginService instance.  
    */  
    String getAuthServiceName();  
}

7.cs-auth-plugin-ldap 中实现SPI的接口并且打成jar包，模拟外部提供的插件jar包

1.实现引入的cs-auth-plug包的SPI接口 package com.vijay.csauthplugin.ldap;

package com.vijay.csauthplugin.ldap;
import com.vijay.csauthplugin.service.AuthPluginService;  
/**  
* @author vijay  
*/  
public class LdapProviderImpl implements AuthPluginService {  
    @Override  
    public boolean login(String userName, String password) {  
        return "vijay".equals(userName) && "123456".equals(password);  
    }  

    @Override  
    public String getAuthServiceName() {  
        return "LdapProvider";  
    }  
}

2.resources目录下创建META-INF/services目录，并在目录下创建一个名为SPI接口类的全路径限定名com.vijay.csauthplugin.service.AuthPluginService的文件，文件中写入LdapProviderImpl 实现类的全路径限定名com.vijay.csauthplugin.ldap.LdapProviderImpl

3.cs-auth-plugin-ldap打包成jar包

8.打开cs-auth-plugin-bus

1.项目下创建plugin包，添加一个插件的默认实现DefaultProviderImpl

package com.vijay.bus.plugin;  

import com.vijay.csauthplugin.service.AuthPluginService;  

/**  
* 默认插件实现  
*  
* @author vijay  
*/  
public class DefaultProviderImpl implements AuthPluginService {  
    @Override  
    public boolean login(String userName, String password) {  
        return "vijay".equals(userName) && "123456".equals(password);  
    }  

    @Override  
    public String getAuthServiceName() {  
        return "DefaultProvider";  
    }  
}

2.resources目录下创建META-INF/services目录并在目录下创建一个名为SPI接口类全路径限定名的文件com.vijay.csauthplugin.service.AuthPluginService，文件内容为DefaultProviderImpl全路径限定名com.vijay.bus.plugin.DefaultProviderImpl

3.自定义类加载器

package com.vijay.bus.plugin;  
  
import java.net.URL;  
import java.net.URLClassLoader;  
  
/**  
* 自定义类加载器  
*  
* @author vijay  
*/  
public class PluginClassLoader extends URLClassLoader {  
  
    public PluginClassLoader(URL[] urls) {  
        super(urls);  
    }  

    /**  
    * @param url 路径  
    */  
    public void addzURL(URL url) {  
        super.addURL(url);  
    }  
  
}

4.定义一个加载外部jar包的类

package com.vijay.bus.plugin;  

import java.io.File;  
import java.net.URL;  
import java.util.ArrayList;  
import java.util.List;  
import java.util.Objects;  
  
/**  
* 加载指定目录jar包  
* @author vijay  
*/  
public class ExternalJarLoader {  
  
    /**  
    * 加载外部jia包  
    *  
    * @param externalDirPath jar包目录  
    */  
    public static void loadExternalJars(String externalDirPath) {  
        File dir = new File(externalDirPath);  
        if (!dir.exists() || !dir.isDirectory()) {  
            throw new IllegalArgumentException("Invalid directory path");  
        }  
        List urls = new ArrayList<>();  
        File[] listFiles = dir.listFiles();  
        if (Objects.nonNull(listFiles) && listFiles.length > 0) {  
            ClassLoader contextClassLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();  
            try {  
                for (File file : listFiles) {  
                    if (file.getName().endsWith(".jar")) {  
                        urls.add(file.toURI().toURL());  
                    }  
                }  
                PluginClassLoader customClassLoader = new PluginClassLoader(urls.toArray(new URL[0]));  
                Thread.currentThread().setContextClassLoader(customClassLoader);  
            } catch (Exception e) {  
                e.printStackTrace();  
                Thread.currentThread().setContextClassLoader(contextClassLoader);  
            }  
        }  
    }  
}

5.启动类中添加类加载器

package com.vijay.bus;  
  
import com.vijay.bus.plugin.ExternalJarLoader;  
import org.springframework.boot.SpringApplication;  
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;  
  
/**  
* @author vijay  
*/  
@SpringBootApplication  
public class CsAuthBusApplication {  
    public static void main(String[] args) {  
        String jarPath="/Users/vijay/Downloads/build/plugin";
        ExternalJarLoader.loadExternalJars(jarPath);  
        SpringApplication.run(CsAuthBusApplication.class, args);  
    }  
}

6.创建插件提供者类PluginProvider，提供实现类供springboot注入

package com.vijay.bus.plugin;  
  
import com.vijay.csauthplugin.service.AuthPluginService;  
  
import java.util.ServiceLoader;  
  
/**  
* 插件提供者  
*  
* @author vijay  
*/  
public class PluginProvider {  
  
    /**  
    * 提供一个插件供注入(默认返回外部目录的插件,外部目录没有插件时返回默认插件)  
    *  
    * @return 具体的插件实现  
    */  
    public static AuthPluginService getAuthPluginService() {  
        ServiceLoader defaultLoad = ServiceLoader.load(AuthPluginService.class);  
        AuthPluginService plugin = null;  
        for (AuthPluginService authPluginService : defaultLoad) {  
            if (authPluginService instanceof DefaultProviderImpl) {  
                plugin = authPluginService;  
            } else {  
                return authPluginService;  
            }  
        }  
        return plugin;  
    }  
}

7.项目下创建conf包，注入实现类到springboot

package com.vijay.bus.conf;  
  
import com.vijay.bus.plugin.PluginProvider;  
import com.vijay.csauthplugin.service.AuthPluginService;  
import org.springframework.context.annotation.Bean;  
import org.springframework.context.annotation.Configuration;  
  
  
/**  
* @author vijay  
*/  
@Configuration  
public class PluginConfig {  
  
  
    @Bean  
    public AuthPluginService authPluginService() {  
        return PluginProvider.getAuthPluginService();  
    }  
}

8.项目下创建controller包，定义controller接口，调用测试

package com.vijay.bus.controller;  
  
import com.vijay.csauthplugin.service.AuthPluginService;  
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;  
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;  
  
import javax.annotation.Resource;  
import java.util.HashMap;  
import java.util.Map;  
  
/**  
* @author vijay  
*/  
@RestController  
public class TestController {  
    @Resource  
    private AuthPluginService authPluginService;  
    @GetMapping("test")  
    public Object test() {  
        return new HashMap() {{  
            put("name", authPluginService.getAuthServiceName());  
            put("login", authPluginService.login("vijay", "123456"));  
        }};  
    }  
}

完整结构

9.请求接口，测试实现

此时返回为默认实现，把cs-auth-plugin-ldap项目模拟的第三方包放到外部jar包加载目录，重新启动项目后发起请求

实现已经是模拟的jar的实现

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