Service Provider Interface (SPI)

SPI 是一种基于“接口 + 策略模式 + 配置文件”组合实现的动态加载机制

它的主要应用场景是可替换的插件机制，让框架开发者能提供一组接口，而用户或第三方可以在不修改框架源码的情况下实现和扩展功能

SPI 基本流程

定义一组接口（框架开发者定义）
编写接口实现类（服务提供者实现）
配置 META-INF/services 文件
- 文件名：接口全限定名
- 文件内容：要加载的实现类的全限定名
- 位置：src/main/resources/META-INF/services/
使用 ServiceLoader 加载实现
- 通过 ServiceLoader.load(接口.class) 读取配置，按需返回实现实例

使用场景

JDBC 驱动加载

JDBC 4.0 之前 需要显式加载驱动类：
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

JDBC 4.0 之后 通过 SPI 自动发现驱动：

String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/demo";
Connection conn = DriverManager.getConnection(url, username, password);

common-logging

META-INF/services/org.apache.commons.logging.LogFactory(是个抽象类)

Dubbo

Dubbo 对 JDK SPI 进行了增强，实现了更强大的扩展机制

JDK SPI 的缺点

一次性加载所有实现

没有延迟加载，未使用的实现也会被实例化，浪费性能
加载失败信息不透明

比如 ScriptEngine，如果依赖缺失（如缺少 jruby.jar），会导致实现加载失败，但错误被屏蔽，调用方只能得到“不支持”的模糊提示
缺少 IoC 和 AOP 支持

JDK SPI 无法在扩展点中自动注入其它依赖扩展，更无法结合 AOP 做动态增强

Dubbo SPI 的增强

Dubbo 在 JDK SPI 基础上，提供了更灵活和强大的扩展机制：

配置方式

文件位置：META-INF/dubbo/接口全限定名

文件内容：

名称1=扩展实现类1
名称2=扩展实现类2

每个实现类用换行分隔，Dubbo 会扫描整个 ClassPath

增强特性

按需加载，避免浪费资源
失败信息透明，报错更清晰
支持 IoC（依赖注入）和 AOP（包装扩展）
支持 Adaptive 动态适配机制
支持 Activate 条件激活扩展

JDK SPI 与 Dubbo SPI 对比

特性	JDK SPI	Dubbo SPI
配置文件路径	`META-INF/services/接口全限定名`	`META-INF/dubbo/接口全限定名`
配置内容	只写实现类全限定名（逐行）	`别名=实现类全限定名`，支持多实现
加载机制	一次性实例化所有实现类	按需加载，延迟创建实例
错误处理	失败原因被屏蔽，难以定位	明确抛出异常，便于调试
依赖注入 (IoC)	不支持	支持 setter 注入其它扩展
AOP 支持	不支持	支持 Wrapper 包装扩展
动态适配 (Adaptive)	不支持	支持，根据运行时参数选择实现
条件激活 (Activate)	不支持	支持，根据 URL/group 等条件自动激活扩展
典型应用	JDBC Driver, Commons Logging	Dubbo RPC 框架，插件化扩展

Dubbo SPI 运行流程

SequenceDiagram（源码内部流程）

sequenceDiagram
    participant ExtensionLoader
    participant LoopWrapperClass as loop wrapper class

    ExtensionLoader->>ExtensionLoader: 1 getExtensionLoader
    Note right of ExtensionLoader: 参数为SPI接口

    ExtensionLoader->>ExtensionLoader: 2 getAdaptiveExtension
    Note right of ExtensionLoader: 获取适配器实例

    ExtensionLoader->>ExtensionLoader: 3 createAdaptiveExtension
    Note right of ExtensionLoader: 创建适配器类

    ExtensionLoader->>ExtensionLoader: 4 getAdaptiveExtensionClass
    Note right of ExtensionLoader: 获取SPI的所有扩展的Class对象

    ExtensionLoader->>ExtensionLoader: 5 getExtensionClass
    Note right of ExtensionLoader: 获取SPI的所有扩展的Class对象

    ExtensionLoader->>ExtensionLoader: 6 createAdaptiveExtensionClass
    Note right of ExtensionLoader: 真正创建适配器类的Class对象

    ExtensionLoader->>ExtensionLoader: 7 injectExtension
    Note right of ExtensionLoader: 注入适配器类依赖的其他扩展

    ExtensionLoader->>ExtensionLoader: 8 getExtension
    Note right of ExtensionLoader: 参数为一个字符串，返回使用wrap包装后的扩展点

    ExtensionLoader->>ExtensionLoader: 9 createExtension
    Note right of ExtensionLoader: 创建扩展

    ExtensionLoader->>LoopWrapperClass: 10 injectExtension
    Note right of LoopWrapperClass: 注入wrap到扩展点

Flowchart（调用方视角）

%%{init: {"flowchart": {"wrappingWidth": "1000"}}}%%

flowchart TD
    %% 调用层
    A["Client 调用 getExtension('xxx')"]

    %% 缓存层
    B{"缓存中有实例?"}
    C[返回缓存实例]

    %% SPI 加载层
    subgraph SPI["SPI 加载"]
        D[加载 SPI 配置文件 META-INF/dubbo/...]
        E[解析 class 名称列表]
        F[遍历每个 class] --> G[加载 Class]
    end

    %% 类型判断与实例化层
    subgraph 类型实例化["类型判断 & 实例化"]
        style I fill:#dff0d8,stroke:#3c763d,color:#3c763d
        I[Adaptive 实例化]
        style J fill:#f2dede,stroke:#a94442,color:#a94442
        J[Wrapper 实例化]
        style K fill:#ffffff,stroke:#666,color:#666
        K[普通扩展实例化]

        %% 缓存
        L1[缓存实例]
        L2[缓存实例]
        L3[缓存实例]
    end

    %% Wrapper 包装层
    subgraph Wrapper["Wrapper 包装"]
        N[用 Wrapper 包装实例]
    end

    %% Activate 激活层
    subgraph Activate["Activate 激活"]
        style O fill:#f5f5f5,stroke:#333,color:#333
        O{Activate 规则?}
        P[根据 group/URL 过滤激活扩展]
        Q[跳过过滤]
    end

    %% 返回层
    R[返回最终扩展实例给调用方]

    %% 流程连接
    A --> B
    B -- 是 --> C --> R
    B -- 否 --> D --> E --> F
    F --> I --> L2
    F --> J --> L3 --> N
    F --> K --> L1
    L1 -.-> O
    L2 -.-> O
    N -.-> O
    O -- 是 --> P --> R
    O -- 否 --> Q --> R

关键源码逻辑

获取 ExtensionLoader

ExtensionLoader<T> loader = ExtensionLoader.getExtensionLoader(T.class);

获取自适应实例（Adaptive Extension）

内部会扫描所有实现类，生成适配器类，注入依赖
按名称获取扩展点
loader.getExtension("xxx")
返回时会经过 Wrapper 包装，最终注入到调用方

JDK 自带的 SPI 本地化扩展

JDK 也内置了部分基于 SPI 的本地化支持，通常需要打包成 jar 并放到 jre/lib/ext 下，例如：

CalendarDataProvider
CalendarNameProvider
CurrencyNameProvider
LocaleNameProvider
LocaleServiceProvider
ResourceBundleControlProvider
TimeZoneNameProvider

总结

JDK SPI

简单、通用，但功能有限（一次性加载、错误隐藏、缺少 IoC/AOP）
Dubbo SPI

在 JDK SPI 基础上做了增强，支持按需加载、依赖注入、Wrapper 包装、条件激活和动态适配
使用建议

如果是通用 Java 应用，ServiceLoader 足够；如果是高扩展性框架（RPC、插件化系统），建议借鉴 Dubbo SPI 的思路

java spi