dubbo源码分析1——SPI机制的概要介绍

插件机制是Dubbo用于可插拔地扩展底层的一些实现而定制的一套机制，比如dubbo底层的RPC协议、注册中心的注册方式等等。具体的实现方式是参照了JDK的SPI思想，由于JDK的SPI的机制比较简单，满足不了一些复杂的需求，所以dubbo重写了一套SPI机制，实现了类似spring的IOC和AOP的机制，灵活度和扩展性大大得以提升，这套机制很有用，我们如果能深刻理解，完全可以把它从dubbo的代码中剥离出来，用在自己系统中。这篇文章先简单讲一下这套机制：

在dubbo的jar内部的/META-INF/dubbo/internal下会有许多以接口名命名的文件，如图：

这些文件正是用于扩展用途的，我们称之为SPI描述文件。每个文件就代表一种扩展，文件打开后，在文件中会以行为单位配置该扩展接口的具体实现类,每个扩展可以有多个实现，以key-value的形式进行配置。例如打开/META-INF/dubbo/internal/com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol文件，其中的每一行都是com.alibaba.dubbo.rpc.Protoco接口的一个实现，内容如下图：

在使用时，Dubbo提供了两个类，一个是com.alibaba.dubbo.common.extension包下的ExtensionLoader类，另一个是com.alibaba.dubbo.common.extension包下的ExtensionFactory，使用的代码如下：

例如我们想通过插件机制获取某个接口扩展类，以com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol为例：

@Test
public void getExtensionLoader(){
    ExtensionLoader extensionLoader = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class) ;
        
    Protocol protocol = (Protocol) extensionLoader.getExtension("dubbo") ;
        
}

我们对上面的单元测试做个简单分析，我们想获取某个SPI接口实例其实就两步：

获取相应的SPI接口的ExtensionLoader实例
通过ExtensionLoader实例获取相应的SPI接口实例

而要明白原理，则需要搞清以下4个问题就可以

每个Dubbo的SPI接口上都要有SPI的类注解
每个Dubbo的SPI接口的具体实例，可通过调用其所属的ExtensionLoader实例的getExtension方法来获取：
每个Dubbo的SPI接口的ExtensionLoader实例又是如何产生的呢
每个ExtensionLoader实例中的实例属性objectFactory（类型为ExtensionFactory）的作用

以下摘抄出相应的代码来问答上述问题，代码是最好的答案：

代码的执行调用顺序：

getExtension方法——>createExtension方法——>getExtensionClasses方法——>loadExtensionClasses方法——>loadFile方法

//这段代码用来回答上述第2个问题
public T getExtension(String name) {
    if (name == null || name.length() == 0)
        throw new IllegalArgumentException("Extension name == null");
    if ("true".equals(name)) {
        return getDefaultExtension();
    }
    Holder<Object> holder = cachedInstances.get(name);
    if (holder == null) {
        cachedInstances.putIfAbsent(name, new Holder<Object>());
        holder = cachedInstances.get(name);
    }
    Object instance = holder.get();
    if (instance == null) {
        synchronized (holder) {
            instance = holder.get();
            if (instance == null) {
                instance = createExtension(name);  //这句才是关键
                holder.set(instance);
            }
        }
    }
    return (T) instance;
}

private T createExtension(String name) {
    Class<?> clazz = getExtensionClasses().get(name); // 要想获取实例，就先要找出类信息，就好比要想富先修路
    if (clazz == null) {
        throw findException(name);
    }
    try {
        T instance = (T) EXTENSION_INSTANCES.get(clazz);
        if (instance == null) {
            EXTENSION_INSTANCES.putIfAbsent(clazz, clazz.newInstance());
            instance = (T) EXTENSION_INSTANCES.get(clazz);
        }
        injectExtension(instance); // 此处将要完成注入工作，这跟Spring的Bean创建的过程类似，要完成一些依赖注入工作,在后面也能看到ExtensionFactory的作用
        Set<Class<?>> wrapperClasses = cachedWrapperClasses;
        if (wrapperClasses != null && !wrapperClasses.isEmpty()) {
            for (Class<?> wrapperClass : wrapperClasses) {
                instance = injectExtension((T) wrapperClass.getConstructor(type).newInstance(instance));
            }
        }
        return instance;
    } catch (Throwable t) {
        throw new IllegalStateException("Extension instance(name: " + name + ", class: " +
                type + ")  could not be instantiated: " + t.getMessage(), t);
    }
}

// getExtensionClasses方法的实质性代码。
private Map<String, Class<?>> loadExtensionClasses() {
    final SPI defaultAnnotation = type.getAnnotation(SPI.class);
    if(defaultAnnotation != null) {
        String value = defaultAnnotation.value();
        if(value != null && (value = value.trim()).length() > 0) {
            String[] names = NAME_SEPARATOR.split(value);
            if(names.length > 1) {
                throw new IllegalStateException("more than 1 default extension name on extension " + type.getName()
                        + ": " + Arrays.toString(names));
            }
            if(names.length == 1) cachedDefaultName = names[0];
        }
    }
    
    Map<String, Class<?>> extensionClasses = new HashMap<String, Class<?>>();
    loadFile(extensionClasses, DUBBO_INTERNAL_DIRECTORY);
    loadFile(extensionClasses, DUBBO_DIRECTORY);
    loadFile(extensionClasses, SERVICES_DIRECTORY);
    return extensionClasses;
}

//这段代码回答上述第3个问题
//ExtensionLoader的构造方法  
private ExtensionLoader(Class<?> type) {
    this.type = type;
    objectFactory = (type == ExtensionFactory.class ? null : ExtensionLoader.getExtensionLoader(ExtensionFactory.class).getAdaptiveExtension());
}

//此代码说明 ExtensionFactory 的作用,即上述第4个问题
private T injectExtension(T instance) {
    try {
        if (objectFactory != null) {
            for (Method method : instance.getClass().getMethods()) {
                if (method.getName().startsWith("set")
                        && method.getParameterTypes().length == 1
                        && Modifier.isPublic(method.getModifiers())) {
                    Class<?> pt = method.getParameterTypes()[0];
                    try {
                        String property = method.getName().length() > 3 ? method.getName().substring(3, 4).toLowerCase() + method.getName().substring(4) : "";
                        Object object = objectFactory.getExtension(pt, property);
                        if (object != null) {
                            method.invoke(instance, object);
                        }
                    } catch (Exception e) {
                        logger.error("fail to inject via method " + method.getName()
                                + " of interface " + type.getName() + ": " + e.getMessage(), e);
                    }
                }
            }
        }
    } catch (Exception e) {
        logger.error(e.getMessage(), e);
    }
    return instance;
}

总结：本文只是对Dubbo的SPI机制做一个粗的说明，其实一句话就能说清楚，动态获取SPI接口的实例，最简单的方式就是调用 ExtensionLoader实例的 T getExtension(String name)方法就可以，传入的参数就是上述SPI描述文件中的key ，而 ExtensionFactory 的作用就是为了完成SPI实例间的依赖注入。后面我们还会针对Dubbo的SPI机制做更深入的分析。