一文读懂微内核架构(1)

最新推荐文章于 2025-08-18 11:31:18 发布

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在项目的resources/META-INF/services 目录下添加一个名为com.github.jianzh5.spi.IdGenerator的文件，这是 JDK SPI 需要读取的配置文件，内容如下：

com.github.jianzh5.spi.impl.UuidGenerator

com.github.jianzh5.spi.impl.SequenceIdGenerator

创建main方法，让其加载上述的配置文件，创建全部IdGenerator 接口实现的实例，并执行生成id的方法。

public class GeneratorMain {

public static void main(String[] args) {

ServiceLoader serviceLoader = ServiceLoader.load(IdGenerator.class);

Iterator iterator = serviceLoader.iterator();

while(iterator.hasNext()){

IdGenerator generator = iterator.next();

String id = generator.generateId();

System.out.println(generator.getClass().getName() + " >>id:" + id);

}

执行结果如下：

JDK SPI 源码分析

通过上述示例，我们可以看到 JDK SPI 的入口方法是 ServiceLoader.load() 方法，在这个方法中首先会尝试获取当前使用的 ClassLoader，然后调用 reload() 方法，调用关系如下图所示：

在 reload() 方法中，首先会清理 providers 缓存（LinkedHashMap 类型的集合），该缓存用来记录 ServiceLoader 创建的实现对象，其中 Key 为实现类的完整类名，Value 为实现类的对象。之后创建 LazyIterator 迭代器，用于读取 SPI 配置文件并实例化实现类对象。

public void reload() {

providers.clear();

lookupIterator = new LazyIterator(service, loader);

}

在前面的示例中，main() 方法中使用的迭代器底层就是调用了 ServiceLoader.LazyIterator 实现的。Iterator 接口有两个关键方法：hasNext() 方法和 next() 方法。这里的 LazyIterator 中的 next() 方法最终调用的是其 nextService() 方法，hasNext() 方法最终调用的是 hasNextService() 方法，我们来看看 hasNextService()方法的具体实现：

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

Enumeration configs = null;

Iterator pending = null;

String nextName = null;

private boolean hasNextService() {

if (nextName != null) {

return true;

}

if (configs == null) {

try {

//META-INF/services/com.github.jianzh5.spi.IdGenerator

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);

}

// 按行SPI遍历配置文件的内容

while ((pending == null) || !pending.hasNext()) {

if (!configs.hasMoreElements()) {

return false;

}

// 解析配置文件

pending = parse(service, configs.nextElement());

}

// 更新 nextName字段

nextName = pending.next();

return true;

}

在 hasNextService() 方法中完成 SPI 配置文件的解析之后，再来看 LazyIterator.nextService() 方法，该方法**「负责实例化 hasNextService() 方法读取到的实现类」**，其中会将实例化的对象放到 providers 集合中缓存起来，核心实现如下所示：

private S nextService() {

String cn = nextName;

nextName = null;

// 加载 nextName字段指定的类

Class<?> c = Class.forName(cn, false, loader);

if (!service.isAssignableFrom©) { // 检测类型

fail(service, “Provider " + cn + " not a subtype”);

}

S p = service.cast(c.newInstance()); // 创建实现类的对象

providers.put(cn, p); // 将实现类名称以及相应实例对象添加到缓存

return p;

}

以上就是在 main() 方法中使用的迭代器的底层实现。最后，我们再来看一下 main() 方法中使用 ServiceLoader.iterator() 方法拿到的迭代器是如何实现的，这个迭代器是依赖 LazyIterator 实现的一个匿名内部类，核心实现如下：

public Iterator ~~iterator() {~~

return new Iterator~~() {~~

// knownProviders用来迭代providers缓存

Iterator<Map.Entry<String,S>> knownProviders

= providers.entrySet().iterator();

public boolean hasNext() {

// 先走查询缓存，缓存查询失败，再通过LazyIterator加载

if (knownProviders.hasNext())

return true;

return lookupIterator.hasNext();

}

public S next() {

// 先走查询缓存，缓存查询失败，再通过 LazyIterator加载

if (knownProviders.hasNext())

return knownProviders.next().getValue();

return lookupIterator.next();

}

// 省略remove()方法

};

}

JDK SPI 在 JDBC 中的应用

了解了 JDK SPI 实现的原理之后，我们再来看实践中 JDBC 是如何使用 JDK SPI 机制加载不同数据库厂商的实现类。

JDK 中只定义了一个 java.sql.Driver 接口，具体的实现是由不同数据库厂商来提供的。这里我们就以 MySQL 提供的 JDBC 实现包为例进行分析。

在 mysql-connector-java-*.jar 包中的 META-INF/services 目录下，有一个 java.sql.Driver 文件中只有一行内容，如下所示：

com.mysql.cj.jdbc.Driver

在使用 mysql-connector-java-*.jar 包连接 MySQL 数据库的时候，我们会用到如下语句创建数据库连接：

String url = “jdbc:xxx://xxx:xxx/xxx”;

Connection conn = DriverManager.getConnection(url, username, pwd);

「DriverManager 是 JDK 提供的数据库驱动管理器」，其中的代码片段，如下所示：

static {

loadInitialDrivers();

println(“JDBC DriverManager initialized”);

}

在调用 getConnection() 方法的时候，DriverManager 类会被 Java 虚拟机加载、解析并触发 static 代码块的执行；在 loadInitialDrivers()方法中通过 JDK SPI 扫描 Classpath 下 java.sql.Driver 接口实现类并实例化，核心实现如下所示：

private static void loadInitialDrivers() {

String drivers = System.getProperty(“jdbc.drivers”)

// 使用 JDK SPI机制加载所有 java.sql.Driver实现类

ServiceLoader loadedDrivers =

ServiceLoader.load(Driver.class);

Iterator driversIterator = loadedDrivers.iterator();

while(driversIterator.hasNext()) {

driversIterator.next();

}

String[] driversList = drivers.split(“:”);

for (String aDriver : driversList) { // 初始化Driver实现类

Class.forName(aDriver, true,

ClassLoader.getSystemClassLoader());

}

在 MySQL 提供的 com.mysql.cj.jdbc.Driver 实现类中，同样有一段 static 静态代码块，这段代码会创建一个 com.mysql.cj.jdbc.Driver 对象并注册到 DriverManager.registeredDrivers 集合中（CopyOnWriteArrayList 类型），如下所示：

static {

java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver());

}