SpringCloud的SPI机制

末蓝、 2022-05-21 04:34 126阅读 0赞

这里先说下SPI的一个概念，SPI英文为**Service Provider Interface**单从字面可以理解为Service提供者接口，正如从SPI的名字去理解SPI就是Service提供者接口；我对SPI的定义：提供给服务提供厂商与扩展框架功能的开发者使用的接口。

SPI是供给框架开发者以方便的对框架进行额外拓展的；API是提供给框架使用者的，使用者可以实现API接口来定义自己的功能组件。

很多框架都使用了java的SPI机制，如java.sql.Driver的SPI实现（MySQL驱动、oracle驱动等）、common-logging的日志接口实现、dubbo的扩展实现等等框架；

说到Spring，那么就离不开Bean的概念，**SpringCloud的SPI实质上也是将一些Bean引入Spring容器中，也就是将netflix的配置类以Bean的形式整合进SpringCloud中**。

我们以Eureka为例

<dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-eureka-server</artifactId>
        <version>1.4.4.RELEASE</version>
    </dependency>

以1.4.4.RELEASE版本为例说明SpringCloud如何通过SPI机制整合Eureka。

在spring-cloud-starter-eureka-server包下”**/META-INF**“有一个”**spring.factories**“文件：

![spring.factories][]

其内容如下：

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
    org.springframework.cloud.netflix.eureka.config.EurekaClientConfigServerAutoConfiguration,\
    org.springframework.cloud.netflix.eureka.config.EurekaDiscoveryClientConfigServiceAutoConfiguration,\
    org.springframework.cloud.netflix.eureka.EurekaClientAutoConfiguration,\
    org.springframework.cloud.netflix.ribbon.eureka.RibbonEurekaAutoConfiguration,\
    org.springframework.cloud.netflix.eureka.EurekaDiscoveryClientConfiguration
    
    org.springframework.cloud.bootstrap.BootstrapConfiguration=\
    org.springframework.cloud.netflix.eureka.config.EurekaDiscoveryClientConfigServiceBootstrapConfiguration

其内部有两个键值对，org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration就是注解**@EnableAutoConfiguration**的类全名，  
org.springframework.cloud.bootstrap.BootstrapConfiguration就是注解**@BootstrapConfiguration**的类全名，这两个注解都是Spring的启动注解，一个引导父容器，一个引导子容器(mvc容器)。

到这里基本就有眉目了，两个注解对应不同的Class，也就是说可以通过这两个注解来将相应的Class引入Spring容器，定义成Bean。

原理是这样，接着往下看。

一般在Springboot的启动类上会有这个注解：@SpringBootApplication

@EnableEurekaServer
    @SpringBootApplication
    public class SpringCloudEurekaServerApplication { 
    
        public static void main(String[] args) {
            SpringApplication.run(SpringCloudEurekaServerApplication.class, args);
        }
    
    }

Spring在初始化时，会逐层的解析定义的注解，看@SpringBootApplication的内部结构：

@Target(ElementType.TYPE)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    @Inherited
    @SpringBootConfiguration
    @EnableAutoConfiguration
    @ComponentScan(excludeFilters = {
            @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = TypeExcludeFilter.class),
            @Filter(type = FilterType.CUSTOM, classes = AutoConfigurationExcludeFilter.class) })
    public @interface SpringBootApplication {
    
        ......
    
    }

其上标识有**@EnableAutoConfiguration**注解，我们接着看这个注解的内部结构：

@SuppressWarnings("deprecation")
    @Target(ElementType.TYPE)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    @Inherited
    @AutoConfigurationPackage
    @Import(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)
    public @interface EnableAutoConfiguration { 
    
        String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";
    
        /** * Exclude specific auto-configuration classes such that they will never be applied. * @return the classes to exclude */
        Class<?>[] exclude() default {};
    
        /** * Exclude specific auto-configuration class names such that they will never be * applied. * @return the class names to exclude * @since 1.3.0 */
        String[] excludeName() default {};
    
    }

@EnableAutoConfiguration 内部有两个可定义属性，从名称上看是排除类，他们的用法就是**排除这个注解对应在spring.factories里的键值对**。  
也就是我通过@EnableAutoConfiguration引入的配置类，可以通过其内部属性来排除不需要的，这样能够提供一定的灵活性。代码实现在后面会讲。

@EnableAutoConfiguration上有一个@Import注解，引入了EnableAutoConfigurationImportSelector，看其代码：

public class EnableAutoConfigurationImportSelector extends AutoConfigurationImportSelector { 
    
        @Override
        protected boolean isEnabled(AnnotationMetadata metadata) {
            if (getClass().equals(EnableAutoConfigurationImportSelector.class)) {
                return getEnvironment().getProperty(
                        EnableAutoConfiguration.ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY, Boolean.class,
                        true);
            }
            return true;
        }
    
    }
    
    public class AutoConfigurationImportSelector implements DeferredImportSelector, BeanClassLoaderAware, ResourceLoaderAware, BeanFactoryAware, EnvironmentAware, Ordered { 
    
        public String[] selectImports(AnnotationMetadata annotationMetadata) {
            if (!isEnabled(annotationMetadata)) {
                return NO_IMPORTS;
            }
            try {
                AutoConfigurationMetadata autoConfigurationMetadata = AutoConfigurationMetadataLoader
                        .loadMetadata(this.beanClassLoader);
                AnnotationAttributes attributes = getAttributes(annotationMetadata);
                // 根据@EnableAutoConfiguration 注解数据来获取候选的配置类
                List<String> configurations = getCandidateConfigurations(annotationMetadata,
                        attributes);
                configurations = removeDuplicates(configurations);
                configurations = sort(configurations, autoConfigurationMetadata);
                // 获取要排除的类名称
                Set<String> exclusions = getExclusions(annotationMetadata, attributes);
                checkExcludedClasses(configurations, exclusions);
                // 从候选类中移除那些待排除的
                configurations.removeAll(exclusions);
                configurations = filter(configurations, autoConfigurationMetadata);
                fireAutoConfigurationImportEvents(configurations, exclusions);
                return configurations.toArray(new String[configurations.size()]);
            }
            catch (IOException ex) {
                throw new IllegalStateException(ex);
            }
        }
    
        protected List<String> getCandidateConfigurations(AnnotationMetadata metadata,
                AnnotationAttributes attributes) {
            // 通过SpringFactoriesLoader来获取指定Class对应的配置类名称
            List<String> configurations = SpringFactoriesLoader.loadFactoryNames(
                    getSpringFactoriesLoaderFactoryClass(), getBeanClassLoader());
            Assert.notEmpty(configurations,
                    "No auto configuration classes found in META-INF/spring.factories. If you "
                            + "are using a custom packaging, make sure that file is correct.");
            return configurations;
        }
    
        protected Class<?> getSpringFactoriesLoaderFactoryClass() {
            return EnableAutoConfiguration.class;
        }
    
    }

AutoConfigurationImportSelector间接实现了ImportSelector，这个类的作用就是可选择的引入一个Class，将这个Class注册到Spring容器中。

在其selectImports(…)方法中，最终通过SpringFactoriesLoader来获取EnableAutoConfiguration.class对应的配置类名称，看SpringFactoriesLoader的获取逻辑：

public abstract class SpringFactoriesLoader { 
    
        /** * The location to look for factories. * <p>Can be present in multiple JAR files. */
        public static final String FACTORIES_RESOURCE_LOCATION = "META-INF/spring.factories";
    
        /** * Load the fully qualified class names of factory implementations of the * given type from {@value #FACTORIES_RESOURCE_LOCATION}, using the given * class loader. * @param factoryClass the interface or abstract class representing the factory * @param classLoader the ClassLoader to use for loading resources; can be * {@code null} to use the default * @see #loadFactories * @throws IllegalArgumentException if an error occurs while loading factory names */
        public static List<String> loadFactoryNames(Class<?> factoryClass, ClassLoader classLoader) {
            String factoryClassName = factoryClass.getName();
            try {
                Enumeration<URL> urls = (classLoader != null ? classLoader.getResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION) :
                        ClassLoader.getSystemResources(FACTORIES_RESOURCE_LOCATION));
                List<String> result = new ArrayList<String>();
                while (urls.hasMoreElements()) {
                    URL url = urls.nextElement();
                    Properties properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(new UrlResource(url));
                    String factoryClassNames = properties.getProperty(factoryClassName);
                    result.addAll(Arrays.asList(StringUtils.commaDelimitedListToStringArray(factoryClassNames)));
                }
                return result;
            }
            catch (IOException ex) {
                throw new IllegalArgumentException("Unable to load [" + factoryClass.getName() +
                        "] factories from location [" + FACTORIES_RESOURCE_LOCATION + "]", ex);
            }
        }
    
    }

在SpringFactoriesLoader 的loadFactoryNames(…)方法中，获取根路径下 “**META-INF/spring.factories**“文件，然后将文件内容解析成Properties对象，获取指定类名对应的字符串，然后用”**,**“拆分字符串，将获得的字符串数组加入集合中。

也就是说在引入SpringCloud-Eureka的Jar包后，通过@EnableAutoConfiguration 注解引入其对应的字符串：

然后拆分字符串，得到对应的配置类名称，然后移除@EnableAutoConfiguration 里指定排除的类名，最后将剩下的类注册入Spring容器中。

通过这种形式，当改变版本时，可以很容易的修改引入的配置类，也就是更换拓展的组件，Springcloud-Eureka在近几个版本里有显著的配置改变。

[spring.factories]: /images/20220521/cb189d7e5de349ce88d06c1f04a40228.png