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

1
2
3

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

可以将这个读取配置的步骤通过 Gradle 插件放在编译期间搞定，可以找到具体的服务类（通过注解等），然后生成新的java文件，这个文件中包含了具体的实现类信息。SPI是java中原有的机制，在Android中可以直接使用，但是有上述提到的一些缺点，可以参考Java中的SPI机制，结合Android的环境，输出一套新的SPI机制。

苍耳的博客

Android-SPI笔记

概述

基本使用

ServiceLoader.load

ServiceLoader实例创建

LazyIterator

总结