ServiceLoader实现原理

在java中根据一个子类获取其父类或接口信息非常方便，但是根据一个接口获取该接口的所有实现类却没那么容易。

有一种比较笨的办法就是扫描classpath所有的class与jar包中的class，然后用ClassLoader加载进来，然后再判断是否是给定接口的子类。但是很显然，不会使用这种方法，代价太大。

java本身也提供了一种方式来获取一个接口的子类，那就是使用java.util.ServiceLoader#load(java.lang.Class<S>) 方法，但是直接使用该方法也是不能获取到给定接口所有的子类的。

需要接口的子类以配置的方式主动注册到一个接口上，才能使用ServiceLoader进行加载到子类，并且子类需要有一个无参构造方法，用于被ServiceLoader进行实例化

下面介绍使用ServiceLoader的步骤

1、 编写Service

package com.mogujie.uni.sl;
/**
 * Created by laibao
 */
public interface Animal {
        void eat();
}   

2、编写实现类（注意：实现类不一定要与接口在同一个工程中，可以存在于其他的jar包中）

package com.mogujie.uni.sl;
/**
 * Created by laibao
 */
public class Pig implements Animal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("Pig eating...");
    }
}

package com.mogujie.uni.sl;
/**
 * Created by laibao
 */
public class Dog implements Animal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("Dog eating...");
    }
}

3、 在实现类所在的工程的classpath下面的建立META-INF/services目录，该目录是固定的，一定要按照规定的名称去创建，该目录用于配置接口与实现类的映射关系 
然后根据接口全名 在该目录创建一个文件，例如上面例子中接口全名是com.mogujie.uni.sl.Animal，那么就需要在实现类的工程中建立META-INF/services/com.mogujie.uni.sl.Animal这样一个文件，然后在该文件中配置该接口的实现类，如果该接口有多个实现类，一行写一个（以换行符分割），例如：

com.mogujie.uni.sl.Pig
com.mogujie.uni.sl.Dog

4、接下来就能使用ServiceLoader的方法获取com.mogujie.uni.sl.Animal接口的所有子类了。测试类如下：

package com.mogujie.uni;
import com.mogujie.uni.sl.Animal;
import java.util.Iterator;
import java.util.ServiceLoader;
/**
 * Created by laibao
 */
public class TestServiceLoader {
    public static void main(String[] args) {
        ServiceLoader<Animal> serviceLoader = ServiceLoader.load(Animal.class);
        Iterator<Animal> animalIterator = serviceLoader.iterator();
        while(animalIterator.hasNext()){
            Animal animal = animalIterator.next();
            animal.eat();
        }
    }
}

输出如下：

Pig eating...
Dog eating...

ServiceLoader的原理其实很简单，就是根据给定的参数（接口）就能定位到该接口与实现类的映射配置文件的路径了，然后读取该配置文件，就能获取到该接口的子类

下面自己实现一个CustomServiceLoader与系统的ServiceLoader具有同样的功能

package com.mogujie.uni;

import org.apache.commons.io.IOUtils;
import java.net.URL;
import java.util.Enumeration;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

/**
 * Created by laibao
 */
public class CustomServiceLoader {

    public static final String MAPPING_CONFIG_PREFIX = "META-INF/services";

    public static <S> List<S> loade(Class<S> service) throws Exception{
        String mappingConfigFile = MAPPING_CONFIG_PREFIX + "/" + service.getName() ;
        //由于一个接口的实现类可能存在多个jar包中的META-INF目录下，所以下面使用getResources返回一个URL数组
        Enumeration<URL> configFileUrls =  CustomServiceLoader.class.getClassLoader().getResources(mappingConfigFile);
        if(configFileUrls == null){
            return null ;
        }
        List<S> services = new LinkedList<S>();
        while(configFileUrls.hasMoreElements()){
            URL configFileUrl = configFileUrls.nextElement();
            String configContent = IOUtils.toString(configFileUrl.openStream());
            String[] serviceNames = configContent.split("\n");
            for(String serviceName : serviceNames){
                Class serviceClass = CustomServiceLoader.class.getClassLoader().loadClass(serviceName);
                Object serviceInstance = serviceClass.newInstance();
                services.add((S)serviceInstance);
            }
        }
        return services ;
    }

}

测试类如下：

package com.mogujie.uni;
import com.mogujie.uni.sl.Animal;
import java.util.List;
/**
 * Created by laibao
 */
public class CustomServiceLoaderTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        List<Animal> animals = CustomServiceLoader.loade(Animal.class);
        for (Animal animal : animals){
            animal.eat();
        }
    }
}

输出：

Pig eating...
Dog eating...

java系统定义的ServiceLoader与我们自定义的CustomServiceLoader的loade方法，它们的返回值类型是不一样的，ServiceLoader的loade方法返回的是ServiceLoader对象，ServiceLoader对象实现了Iterable接口，通过ServiceLoader的成员方法iterator();就能遍历所有的服务实例，而我们自定义的CustomServiceLoader的load方法返回的是一个List对象，直接将所有的服务实例封装在一个集合里面返回了。 
系统的ServiceLoader通过返回一个Iterator对象能够做到对服务实例的懒加载 只有当调用iterator.next()方法时才会实例化下一个服务实例，只有需要使用的时候才进行实例化，具体实现读者可以去阅读源码进行研究，这也是其设计的亮点之一。