本文通过探析JDK提供的，在开源项目中比较常用的Java SPI机制，希望给大家在实际开发实践、学习开源项目提供参考。
1 SPI是什么
SPI全称Service Provider Interface，是Java提供的一套用来被第三方实现或者扩展的API，它可以用来启用框架扩展和替换组件。
整体机制图如下：
Java SPI 实际上是“ 基于接口的编程＋策略模式＋配置文件 ”组合实现的动态加载机制。
系统设计的各个抽象，往往有很多不同的实现方案，在面向的对象的设计里，一般推荐模块之间基于接口编程，模块之间不对实现类进行硬编码。一旦代码里涉及具体的实现类，就违反了可拔插的原则，如果需要替换一种实现，就需要修改代码。为了实现在模块装配的时候能不在程序里动态指明，这就需要一种服务发现机制。 Java SPI就是提供这样的一个机制：为某个接口寻找服务实现的机制。有点类似IOC的思想，就是将装配的控制权移到程序之外，在模块化设计中这个机制尤其重要。所以SPI的核心思想就是 解耦 。
2 使用场景
概括地说，适用于： 调用者根据实际使用需要，启用、扩展、或者替换框架的实现策略
比较常见的例子：
数据库驱动加载接口实现类的加载 JDBC加载不同类型数据库的驱动
日志门面接口实现类加载 SLF4J加载不同提供商的日志实现类
Spring Spring中大量使用了SPI,比如：对servlet3.0规范对ServletContainerInitializer的实现、自动类型转换Type Conversion SPI(Converter SPI、Formatter SPI)等
Dubbo Dubbo中也大量使用SPI的方式实现框架的扩展, 不过它对Java提供的原生SPI做了封装，允许用户扩展实现Filter接口
3 使用介绍
要使用Java SPI，需要遵循如下约定：
1、当服务提供者提供了接口的一种具体实现后，在jar包的META-INF/services目录下创建一个以“接口全限定名”为命名的文件，内容为实现类的全限定名；
2、接口实现类所在的jar包放在主程序的classpath中；
3、主程序通过java.util.ServiceLoder动态装载实现模块，它通过扫描META-INF/services目录下的配置文件找到实现类的全限定名，把类加载到JVM；
4、SPI的实现类必须携带一个不带参数的构造方法；
示例代码
步骤1、定义一组接口 (假设是org.foo.demo.IShout)，并写出接口的一个或多个实现，(假设是org.foo.demo.animal.Dog、org.foo.demo.animal.Cat)。
publicinterfaceIShout{voidshout();}publicclassCatimplementsIShout{@Overridepublicvoidshout(){ System.out.println("miao miao"); }}publicclassDogimplementsIShout{@Overridepublicvoidshout(){ System.out.println("wang wang"); }}复制代码
步骤2、在 src/main/resources/ 下建立 /META-INF/services 目录， 新增一个以接口命名的文件 (org.foo.demo.IShout文件)，内容是要应用的实现类（这里是org.foo.demo.animal.Dog和org.foo.demo.animal.Cat，每行一个类）。
文件位置
-src-main-resources-META-INF-services-org.foo.demo.IShout复制代码
文件内容
org.foo.demo.animal.Dogorg.foo.demo.animal.Cat复制代码
步骤3、使用 ServiceLoader 来加载配置文件中指定的实现。
publicclassSPIMain{publicstaticvoidmain(String[] args) { ServiceLoader shouts = ServiceLoader.load(IShout.class);for(IShouts :shouts) { s.shout(); } }}复制代码
代码输出：
wangwangmiao miao复制代码
4 原理解析
首先看ServiceLoader类的签名类的成员变量：
publicfinalclassServiceLoaderimplementsIterable{privatestaticfinalString PREFIX ="META-INF/services/";// 代表被加载的类或者接口privatefinalClass service;// 用于定位，加载和实例化providers的类加载器privatefinalClassLoader loader;// 创建ServiceLoader时采用的访问控制上下文privatefinalAccessControlContext acc;// 缓存providers，按实例化的顺序排列privateLinkedHashMap providers =newLinkedHashMap<>();// 懒查找迭代器privateLazyIterator lookupIterator; ......}复制代码
参考具体ServiceLoader具体源码，代码量不多，加上注释一共587行，梳理了一下，实现的流程如下：
1 应用程序调用ServiceLoader.load方法 ServiceLoader.load方法内先创建一个新的ServiceLoader，并实例化该类中的成员变量，包括：
loader(ClassLoader类型，类加载器)
acc(AccessControlContext类型，访问控制器)
providers(LinkedHashMap<String,S>类型，用于缓存加载成功的类)
lookupIterator(实现迭代器功能)
2 应用程序通过迭代器接口获取对象实例 ServiceLoader先判断成员变量providers对象中(LinkedHashMap<String,S>类型)是否有缓存实例对象，如果有缓存，直接返回。 如果没有缓存，执行类的装载，实现如下：
(1) 读取META-INF/services/下的配置文件，获得所有能被实例化的类的名称，值得注意的是，ServiceLoader 可以跨越jar包获取META-INF下的配置文件 ，具体加载配置的实现代码如下：
try{StringfullName = PREFIX + service.getName();if(loader ==null) configs = ClassLoader.getSystemResources(fullName);elseconfigs = loader.getResources(fullName); }catch(IOException x) { fail(service,"Error locating configuration files", x); }复制代码
(2) 通过反射方法Class.forName()加载类对象，并用instance()方法将类实例化。
(3) 把实例化后的类缓存到providers对象中，(LinkedHashMap<String,S>类型） 然后返回实例对象。
5 总结
优点： 使用Java SPI机制的优势是实现解耦，使得第三方服务模块的装配控制的逻辑与调用者的业务代码分离，而不是耦合在一起。应用程序可以根据实际业务情况启用框架扩展或替换框架组件。
缺点：
虽然ServiceLoader也算是使用的延迟加载，但是基本只能通过遍历全部获取，也就是接口的实现类全部加载并实例化一遍。如果你并不想用某些实现类，它也被加载并实例化了，这就造成了浪费。获取某个实现类的方式不够灵活，只能通过Iterator形式获取，不能根据某个参数来获取对应的实现类。
多个并发多线程使用ServiceLoader类的实例是不安全的。
