Android-SPI学习笔记

概述

SPI(Service Provider Interface, 服务提供方接口)，服务通常是指一个接口或者一个抽象类，服务提供方是对这个接口或者抽象类的具体实现，由第三方来实现接口提供具体的服务。通过解耦服务与其具体实现类，使得程序的可扩展性大大增强，甚至可插拔。基于服务的注册与发现机制，服务提供者向系统注册服务，服务使用者通过查找发现服务，可以达到服务的提供与使用的分离。

可以将 SPI 应用到 Android 组件化中，很少直接使用 SPI，不过可基于它来扩展其功能，简化使用步骤。

基本使用

1. 在低层 module_common 中声明服务

public interface IPrinter {
  void print();
}

2. 在上层 module 中实现服务

// module_a -- implementation project(':module_common')
// com.hearing.modulea.APrinter
public class APrinter implements IPrinter {
  @Override
  public void print() {
    Log.d("LLL", "APrinter");
  }
}
// src/main/resources/META-INF/services/com.hearing.common.IPrinter
// 可以配置多个实现类
com.hearing.modulea.APrinter

// ----------------------------------------------------------------//

// module_b -- implementation project(':module_common')
// com.hearing.moduleb.BPrinter
public class BPrinter implements IPrinter {
  @Override
  public void print() {
    Log.d("LLL", "BPrinter");
  }
}
// src/main/resources/META-INF/services/com.hearing.common.IPrinter
com.hearing.moduleb.BPrinter

3. 在其它上层 module 中使用服务

// implementation project(':module_common')
ServiceLoader<IPrinter> printers = ServiceLoader.load(IPrinter.class);
for (IPrinter printer : printers) {
  printer.print();
}

ServiceLoader.load

ServiceLoader 的原理解析从 load 方法开始：

public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service) {
  // 获取当前线程的类加载器
  ClassLoader cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
  return ServiceLoader.load(service, cl);
}

public static <S> ServiceLoader<S> load(Class<S> service, ClassLoader loader) {
  // 创建 ServiceLoader 实例
  return new ServiceLoader<>(service, loader);
}

ServiceLoader实例创建

private LinkedHashMap<String,S> providers = new LinkedHashMap<>();

private ServiceLoader(Class<S> svc, ClassLoader cl) {
  service = Objects.requireNonNull(svc, "Service interface cannot be null");
  loader = (cl == null) ? ClassLoader.getSystemClassLoader() : cl;
  reload();
}

// Clear this loader's provider cache so that all providers will be reloaded.
public void reload() {
  providers.clear();
  // 创建了一个懒迭代器
  lookupIterator = new LazyIterator(service, loader);
}

LazyIterator

ServiceLoader 实现了 Iterable 接口，可以使用 iterator/forEach 方法来迭代元素，其 iterator 方法实现如下：

public Iterator<S> iterator() {
  return new Iterator<S>() {
    Iterator<Map.Entry<String,S>> knownProviders = providers.entrySet().iterator();

    public boolean hasNext() {
      if (knownProviders.hasNext()) return true;
      return lookupIterator.hasNext();
    }

    public S next() {
      // 如果 knownProviders 缓存中已经存在，则直接返回，否则加载
      if (knownProviders.hasNext()) return knownProviders.next().getValue();
      return lookupIterator.next();
    }

    public void remove() {
      throw new UnsupportedOperationException();
    }
  };
}

上面使用了懒加载的方式，不至于一开始便去加载所有服务实现，否则反射影响性能。LazyIterator 类如下：

private static final String PREFIX = "META-INF/services/";

private class LazyIterator implements Iterator<S> {
  Class<S> service;
  ClassLoader loader;
  Enumeration<URL> configs = null;
  Iterator<String> pending = null;
  String nextName = null;

  private LazyIterator(Class<S> service, ClassLoader loader) {
    this.service = service;
    this.loader = loader;
  }

  private boolean hasNextService() {
    if (nextName != null) {
      return true;
    }
    if (configs == null) {
      try {
        // 获取服务配置文件
        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;
      }
      // 解析服务配置
      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 {
      // 反射通过类加载器加载指定服务
      c = Class.forName(cn, false, loader);
    } catch (ClassNotFoundException x) {
      // throw Exception
    }
    if (!service.isAssignableFrom(c)) {
      // throw Exception
    }
    try {
      S p = service.cast(c.newInstance());
      providers.put(cn, p);
      return p;
    } catch (Throwable x) {
      // throw Exception
    }
    throw new Error();   // This cannot happen
  }

  public boolean hasNext() {
    return hasNextService();
  }

  public S next() {
    return nextService();
  }

  public void remove() {
    throw new UnsupportedOperationException();
  }
}

总结

ServiceLoader 的原理比较简单，其实就是使用一个懒迭代器，用时加载的方式可以减少性能损耗，在加载新服务的时候通过解析服务配置文件获取配置的服务，然后通过类加载器去加载配置的服务实现类，最后将其实例返回。

SPI的优点

• 只提供服务接口，具体服务由其他组件实现，接口和具体实现分离。
  

SPI的缺点

• 配置过于繁琐
• 具体服务的实例化由ServiceLoader反射完成，生命周期不可控
• 当存在多个实现类对象时，ServiceLoader只提供了一个Iterator，无法精确拿到具体的实现类对象
• 需要读取解析配置文件，性能损耗

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