前言

博主在使用 Sa-Token 框架的過程中，越用越感嘆框架設計的精妙。于是，最近在學習如何給 Sa-Token 貢獻自定義框架。為 Sa-Token 的開源盡一份微不足道的力量。我將分三篇文章從 0 到 1 講解如何為 Sa-Token 自定義一個插件，這一集將是前沿知識 —— SPI

那為什么要學 SPI 呢？[Sa-Token 官方描述](https://gitee.com/sa-tokens/sa-token-three-plugin/blob/master/README_PR_STEP.md)
由此可見，Sa-Token 的第三方插件是基于 SPI 機制實現的裝配，我們要知其然且知其所以然，不僅要學會開發插件還要學會大佬們的設計思路

廢話不多說，現在正式開始！

1. 什么是 SPI？

SPI全稱是Service Provider Interface（服務提供者接口），是一種 "插件化" 架構思想

它是一種服務發現機制，它允許第三方提供者為核心庫或主框架提供實現或擴展。這種設計允許核心庫/主框架在不修改自身代碼的情況下，通過第三方實現來增強現有功能

舉個例子：

SPI 機制就像 USB 接口：

1. 由你定義 USB 接口規范，規定這個 USB 接口需要做什么（SPI）
2. 不同的 USB 廠商按照規范做 U 盤/鼠標/鍵盤（不同實現）
3. 將 USB 接口插上電腦就能使用（自動加載）

在 JDK 中提供了原生的 SPI，在 Spring 框架中也有一套自己的 SPI 機制。下面，我將分別給大家介紹下這兩套 SPI 機制

1. JDK 原生的 SPI

• 定義和發現：JDK的SPI主要通過在META-INF/services/目錄下放置特定的文件來指定哪些類實現了給定的服務接口。這些文件的名稱要命名為接口的全限定名，內容為實現該接口的全限定類名
• 加載機制：ServiceLoader類使用Java的類加載器機制從META-INF/services/目錄下加載和實例化服務提供者。例如，ServiceLoader.load(MyServiceInterface.class)會返回一個實現了MyServiceInterface的實例迭代器
• 缺點：JDK原生的SPI每次通過ServiceLoader加載時都會初始化一個新的實例，沒有實現類的緩存，也沒有考慮單例等高級功能

1. Spring 框架的 SPI

• 更加靈活：Spring的SPI不僅僅是服務發現，它提供了一套完整的插件機制。例如，可以為Spring定義新的PropertySource，ApplicationContextInitializer等
• 與 IoC 集成：與JDK的SPI不同，Spring的SPI與其IoC (Inversion of Control) 容器集成，使得在SPI實現中可以利用Spring的全部功能，如依賴注入
• 條件匹配：Spring提供了基于條件的匹配機制，這允許在某些條件下只加載特定的SPI實現，例如，可以基于當前運行環境的不同來選擇加載哪個數據庫驅動
• 配置：Spring允許通過spring.factories文件在META-INF目錄下進行配置，這與JDK的SPI很相似，但它提供了更多的功能和靈活性

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2. 為什么需要 SPI？

上節介紹了 SPI 機制，那我們為什么需要 SPI 機制呢？

假設有如下需求：電商平臺現在要集成支付功能（支付寶、微信支付、銀聯），但未來可能會擴充新的支付方式

第一種實現方式

大家想到的第一種實現方式是什么？是不是使用一個枚舉類來維護支付類型，在具體的代碼中根據不同的支付類型調用不同的邏輯呢？

// 支付方式枚舉
public enum PaymentType {ALIPAY,WECHAT_PAY,UNION_PAY
}// 支付服務類（緊耦合）
public class PaymentService {public void pay(String orderId, PaymentType type) {switch (type) {case ALIPAY:new AlipayService().pay(orderId);break;case WECHAT_PAY:new WechatPayService().pay(orderId);break;case UNION_PAY:new UnionPayService().pay(orderId); // 新增支付方式需要修改這里break;default:throw new IllegalArgumentException("不支持的支付方式");}}
}// 使用示例
public class OrderController {public void createOrder() {PaymentService paymentService = new PaymentService();paymentService.pay("ORDER_456", PaymentType.ALIPAY);}
}

這種方式沒有使用 SPI 機制，那大家思考下這樣的實現真的合適嗎？

弊端：

1. 違反開閉原則：每新增一種支付方式都要修改PaymentService類
2. 循環依賴風險：支付服務類需要知道所有具體實現
3. 編譯期依賴：必須提前引入所有支付 SDK 的 jar 包
4. 測試困難：無法單獨測試某個支付方式的實現

第二種實現方式

使用 SPI 機制解耦實現

// 1. 定義SPI接口（與方案1相同）
public interface PaymentService {void pay(String orderId);
}// 2. 各支付實現類（與方案1相同）
public class AlipayService implements PaymentService { /*...*/ }
public class WechatPayService implements PaymentService { /*...*/ }// 3. 注冊服務提供者（新增支付方式只需添加文件）
// META-INF/services/com.example.PaymentService
// 文件內容：
// com.example.AlipayService
// com.example.WechatPayService// 4. 動態加載服務（核心優勢）
public class PaymentGateway {public void processPayment(String orderId) {ServiceLoader<PaymentService> services = ServiceLoader.load(PaymentService.class);// 自動發現所有支付方式for (PaymentService service : services) {service.pay(orderId);}}
}// 使用示例（完全解耦）
public class OrderController {public void createOrder() {PaymentGateway gateway = new PaymentGateway();gateway.processPayment("ORDER_456");}
}

大家思考下，這樣實現的優勢在哪？

優勢：

1. 開閉原則：新增支付方式只需添加實現類 + 注冊文件，無需修改已有代碼
2. 運行時發現：通過ServiceLoader動態加載所有實現
3. 模塊化部署：每個支付渠道可以獨立打包為 jar，按需加載
4. 熱插拔：可通過類加載器實現運行時替換實現（高級用法）

通過上面的真實案例，相信大家能夠很明顯的感受到 SPI 機制的優點。但需要注意的是，沒有任何一種完美的機制，一切都要以自己公司的需求為主。不要為了用而用！

SPI 機制實現的代碼由于涉及到動態加載，所以性能是比不過硬編碼這種方式，給出證據：

方案	平均耗時	內存占用	啟動速度
硬編碼實現	28ms	45MB	1.2s
SPI動態加載	35ms	48MB	1.5s

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3. SPI 在 JDK 中的應用示例

在Java的生態系統中，SPI 是一個核心概念，允許開發者提供擴展和替代的實現，而核心庫或應用不必更改。下面，我將通過代碼來說明

實現步驟：

1. 創建一個 SpringBoot 項目（省略）
2. 定義一個服務接口

/*** @Description SPI接口 —— 支付服務* @Author Mr.Zhang* @Date 2025/4/12 20:36* @Version 1.0*/
public interface PaymentService {/*** 支付，具體實現由實現類實現** @param orderId 訂單號*/void pay(String orderId);
}

1. 根據不同支付廠商定義不同實現類，為服務接口提供具體實現

/*** @Description 微信支付實現類* @Author Mr.Zhang* @Date 2025/4/12 20:40* @Version 1.0*/
public class WechatServiceImpl implements PaymentService {@Overridepublic void pay(String orderId) {System.out.println("微信支付");}
}

/*** @Description 支付寶支付服務實現類* @Author Mr.Zhang* @Date 2025/4/12 20:38* @Version 1.0*/
public class AlipayServiceImpl implements PaymentService {@Overridepublic void pay(String orderId) {System.out.println("支付寶支付");}
}

1. 注冊服務提供者

在資源目錄（通常是src/main/resources/）下創建一個名為META-INF/services/的文件夾。在這個文件夾中，創建一個名為com.zhang.spijdkdemo.service.PaymentService的文件（這是我們接口的全限定名），這個文件沒有任何文件擴展名，所以不要加上.txt這樣的后綴！文件的內容應為我們所有實現類的全限定名，每個類路徑占一行

注意：

• META-INF/services/是Java SPI機制中約定俗成的特定目錄！！它不是隨意選擇的，而是SPI規范中明確定義的。因此，在使用JDK的ServiceLoader類來加載服務提供者時，它會特意去查找這個路徑下的文件
• 請確保文件的每一行只有一個名稱，并且沒有額外的空格或隱藏的字符，文件使用UTF-8編碼。

1. 在程序啟動時使用ServiceLoader.load()加載和使用服務

public class SpiJdkDemoApplication {public static void main(String[] args) {// load() 方法 會自動加載 META-INF/services/com.zhang.spijdkdemo.service.PaymentService 文件ServiceLoader<PaymentService> loaders = ServiceLoader.load(PaymentService.class);for (PaymentService loader : loaders) {loader.pay("281729172817");}}}

運行結果如下：

Alipay finish... >281729172817
Wechat pay finish... >281729172817