【Java基础】SPI机制

什么是SPI？

SPI（Service Provider Interface）是Java提供的一种服务发现机制。它定义了一套接口规范，允许第三方提供具体实现，并通过标准方式让框架在运行时自动发现和加载这些实现。

API：框架定义，别人调用,框架提供接口和实现，调用方直接使用。
SPI：框架定义，别人实现,框架只定义接口规范，实现由第三方提供，框架在运行时动态发现和加载这些实现。

本质区别：API关注如何使用，SPI关注如何扩展。
核心思想：接口与实现分离 + 运行时动态发现。

设计模式视角：

• 策略模式：不同实现代表不同的策略
• 工厂模式：ServiceLoader作为统一工厂
• 插件模式：实现类作为可插拔插件

工作机制流程：

[SPI接口定义]
    ↑
[实现类1] [实现类2] [实现类3]
    ↑
[META-INF/services/接口全限定名 文件]
    ↑
[ServiceLoader加载机制]
    ↑
[应用程序使用]

典型应用：

• JDBC驱动：Java定义数据库连接接口，MySQL/Oracle等厂商提供实现
• 日志框架：SLF4J定义接口，Logback/Log4j提供实现
• 支付网关：定义支付接口，微信/支付宝提供具体实现

SPI使用步骤

1. 定义服务接口

// 在项目A中定义接口
public interface PaymentService {
    boolean pay(BigDecimal amount);
    String getPaymentType();
}

2. 实现服务接口

// 项目B：微信支付实现
public class WechatPayService implements PaymentService {
    // 具体实现...
}

// 项目C：支付宝支付实现  
public class AlipayService implements PaymentService {
    // 具体实现...
}

3. 配置SPI文件

位置：src/main/resources/META-INF/services/
文件名：接口全限定名（如com.example.PaymentService）
内容：实现类全限定名（每行一个）

4. 使用ServiceLoader加载

// 在项目D（使用方）中加载
ServiceLoader<PaymentService> loader = 
    ServiceLoader.load(PaymentService.class);

for (PaymentService service : loader) {
    System.out.println("发现支付方式：" + service.getPaymentType());
}

项目架构示例

【项目结构】

├── 【项目A】支付规范（接口定义）
│   ├── payment-api（接口模块）- 定义PaymentService接口
│   └── payment-core（核心模块）- SPI加载器与工厂类
│
├── 【项目B】微信支付实现
│   ├── WechatPayServiceImpl（具体实现）
│   └── META-INF/services/配置
│
├── 【项目C】支付宝支付实现  
│   ├── AlipayServiceImpl（具体实现）
│   └── META-INF/services/配置
│
└── 【项目D】业务应用（使用方）
    ├── 依赖：payment-core + 具体实现jar包
    └── 通过PaymentFactory统一调用

【依赖关系】

• 项目B、C依赖项目A的接口模块（payment-api）
• 项目D依赖项目A的核心模块（payment-core）
• 项目D可选依赖项目B、C的实现jar包

SPI的优缺点

优点：

1. 解耦性强：接口定义与实现完全分离
2. 扩展方便：新增实现只需添加jar包和配置文件，无需修改原有代码
3. 动态发现：运行时自动加载所有可用实现
4. 标准化：Java原生支持，约定明确

缺点：

1. 全量加载：会加载所有实现类，不能按需加载
2. 缺乏IoC支持：需要手动管理实例创建和依赖注入
3. 每次创建新实例：ServiceLoader每次遍历都会创建新对象，不保证单例
4. 配置方式固定：必须严格遵循META-INF/services/目录结构

Spring Boot对SPI的增强

Spring Boot在Java标准SPI基础上进行了重要改进：

【对比表】

特性	Java标准SPI	Spring Boot SPI
配置文件	META-INF/services/接口名	META-INF/spring.factories
配置格式	每行一个实现类	Key=Value格式，支持多行
加载内容	接口实现类	自动配置类、监听器、初始化器等
核心类	ServiceLoader	SpringFactoriesLoader

【Spring Boot自动装配原理】

// @SpringBootApplication → @EnableAutoConfiguration
// → AutoConfigurationImportSelector
// → SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames()
// → 读取META-INF/spring.factories
// → 加载所有自动配置类

【spring.factories文件示例】

# 支持多种类型的扩展
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
com.example.MyAutoConfiguration,\
com.example.DataSourceAutoConfiguration

org.springframework.context.ApplicationListener=\
com.example.MyEventListener

org.springframework.boot.SpringApplicationRunListener=\
com.example.MyRunListener

总结要点

1. SPI核心：接口定义规范，实现由第三方提供，运行时自动发现
2. 实现方式：META-INF/services/ + ServiceLoader
3. 设计思想：面向接口编程，实现可插拔架构
4. 应用场景：驱动扩展、插件系统、框架扩展点
5. Spring增强：扩展为spring.factories，支持更多扩展点，成为自动装配基石