大家好，我是狼王，一個愛打球的程序員

如果說 正常的重構是為了消除代碼的壞味道, 那么高層次的重構就是消除架構的壞味道

最近由于需要將公司基礎架構的組件進行各種兼容，適配以及二開，所以很多時候就需要對組件進行重構，大家是不是在拿到公司老項目老代碼，又需要二開或者重構的時候，會頭很大，無從下手，我之前也一直是這樣的狀態(tài)，不過在慢慢熟悉了一些重構的思想和方法之后，就能稍微的得心應手一些,下面我就開始講下重構，然后會著重講下重構中的SPI接口化。

先給大家看看最近通過使用SPI接口化，重構的一個組件-分布式存儲。

重構前的代碼結構

好家伙，所有的第三方存儲都是寫在一個模塊中的，各種阿里云，騰訊云，華為云等等，這樣的代碼架構在前期可能在不需要經常擴展，二開的時候，還是能用的。

但是當某個新需求來的時候，比如我遇到的：需要支持多個云的多個賬號上傳下載功能，這個是因為在不同的云上，不同賬號的權限，安全認證等都是不太一樣的，所以在某一刻，這個需求就被提出來了，也就是你想上傳到哪個云的哪個賬號都可以。

然后拿到這個代碼，看了下這樣的架構，可能在這樣的基礎上完成需求也是沒有問題的，但是擴展很麻煩，而且代碼會越來越繁重，架構會越來越復雜，不清晰。

所以我索性趁著這個機會，就重構一把，和其他同事也商量了下，決定分模塊，SPI化，好處就是根據(jù)你想使用的引入對應的依賴，讓代碼架構更加清晰，后續(xù)更加容易擴展了！下面就是重構后的大體架構：

是不是清楚多了，之后哪怕某個云存儲需要增加新功能，或者需要兼容更多的云也是比較容易的了。

好了，下面就讓我們開始講講重構大法~

重構

重構是什么？

重構(Refactoring)就是通過調整程序代碼改善軟件的質量、性能，使其程序的設計模式和架構更趨合理，提高軟件的擴展性和維護性。

重構最重要的思想就是讓普通程序員也能寫出優(yōu)秀的程序。

把優(yōu)化代碼質量的過程拆解成一個個小的步驟，這樣重構一個項目的巨大工作量就變成比如修改變量名、提取函數(shù)、抽取接口等等簡單的工作目標。

作為一個普通的程序員就可以通過實現(xiàn)這些易完成的工作目標來提升自己的編碼能力，加深自己的項目認識，從而為最高層次的重構打下基礎。

而且高層次的重構依然是由無數(shù)個小目標構成，而不是長時間、大規(guī)模地去實現(xiàn)。

重構本質是極限編程的一部分，完整地實現(xiàn)極限編程才能最大化地發(fā)揮重構的價值。而極限編程本身就提倡擁抱變化，增強適應性，因此分解極限編程中的功能去適應項目的需求、適應團隊的現(xiàn)狀才是最好的操作模式。

重構的重點

重復代碼,過長函數(shù),過大的類,過長參數(shù)列,發(fā)散式變化,霰彈式修改,依戀情結,數(shù)據(jù)泥團,基本類型偏執(zhí),平行繼承體系,冗余類等

下面舉一些常用的或者比較基礎的例子:

一些基本的原則我覺得還是需要了解的

1. 盡量避免過多過長的創(chuàng)建Java對象
2. 盡量使用局部變量
3. 盡量使用StringBuilder和StringBuffer進行字符串連接
4. 盡量減少對變量的重復計算
5. 盡量在finally塊中釋放資源
6. 盡量緩存經常使用的對象
7. 不使用的對象及時設置為null
8. 盡量考慮使用靜態(tài)方法
9. 盡量在合適的場合使用單例
10. 盡量使用final修飾符

下面是關于類和方法優(yōu)化:

1. 重復代碼的提取
2. 冗長方法的分割
3. 嵌套條件分支或者循環(huán)遞歸的優(yōu)化
4. 提取類或繼承體系中的常量
5. 提取繼承體系中重復的屬性與方法到父類

這里先簡單介紹這些比較常規(guī)的重構思想和原則，方法，畢竟今天的主角是SPI，下面有請SPI登場!

SPI

什么是SPI?

SPI全稱Service Provider Interface，是Java提供的一套用來被第三方實現(xiàn)或者擴展的API，它可以用來啟用框架擴展和替換組件。

它是一種服務發(fā)現(xiàn)機制,它通過在ClassPath路徑下的META-INF/services文件夾查找文件，自動加載文件里所定義的類。

這一機制為很多框架擴展提供了可能，比如在Dubbo、JDBC中都使用到了SPI機制。

下面就是SPI的機制過程

SPI實際上是基于接口的編程＋策略模式＋配置文件組合實現(xiàn)的動態(tài)加載機制。

系統(tǒng)設計的各個抽象，往往有很多不同的實現(xiàn)方案，在面向的對象的設計里，一般推薦模塊之間基于接口編程，模塊之間不對實現(xiàn)類進行硬編碼。

一旦代碼里涉及具體的實現(xiàn)類，就違反了可拔插的原則，如果需要替換一種實現(xiàn)，就需要修改代碼。為了實現(xiàn)在模塊裝配的時候能不在程序里動態(tài)指明，這就需要一種服務發(fā)現(xiàn)機制。

SPI就是提供這樣的一個機制:為某個接口尋找服務實現(xiàn)的機制。有點類似IOC的思想，就是將裝配的控制權移到程序之外，在模塊化設計中這個機制尤其重要。所以SPI的核心思想就是解耦。

SPI使用介紹

要使用Java SPI，一般需要遵循如下約定:

1. 當服務提供者提供了接口的一種具體實現(xiàn)后，在jar包的META-INF/services目錄下創(chuàng)建一個以接口全限定名`為命名的文件，內容為實現(xiàn)類的全限定名;
2. 接口實現(xiàn)類所在的jar包放在主程序的classpath中;
3. 主程序通過java.util.ServiceLoder動態(tài)裝載實現(xiàn)模塊，它通過掃描META-INF/services目錄下的配置文件找到實現(xiàn)類的全限定名，把類加載到JVM;
4. SPI的實現(xiàn)類必須攜帶一個不帶參數(shù)的構造方法;

SPI使用場景

概括地說，適用于:調用者根據(jù)實際使用需要，啟用、擴展、或者替換框架的實現(xiàn)策略

以下是比較常見的例子:

1. 數(shù)據(jù)庫驅動加載接口實現(xiàn)類的加載 JDBC加載不同類型數(shù)據(jù)庫的驅動
2. 日志門面接口實現(xiàn)類加載 SLF4J加載不同提供商的日志實現(xiàn)類
3. Spring Spring中大量使用了SPI,比如：對servlet3.0規(guī)范對ServletContainerInitializer的實現(xiàn)、自動類型轉換Type Conversion SPI(Converter SPI、Formatter SPI)等
4. Dubbo Dubbo中也大量使用SPI的方式實現(xiàn)框架的擴展, 不過它對Java提供的原生SPI做了封裝，允許用戶擴展實現(xiàn)Filter接口

SPI簡單例子

先定義接口類

package com.test.spi.learn;
import java.util.List;

public interface Search {
    public List<String> searchDoc(String keyword);   
}

文件搜索實現(xiàn)

package com.test.spi.learn;
import java.util.List;

public class FileSearch implements Search{
    @Override
    public List<String> searchDoc(String keyword) {
        System.out.println("文件搜索 "+keyword);
        return null;
    }
}

數(shù)據(jù)庫搜索實現(xiàn)

package com.test.spi.learn;
import java.util.List;

public class DBSearch implements Search{
    @Override
    public List<String> searchDoc(String keyword) {
        System.out.println("數(shù)據(jù)庫搜索 "+keyword);
        return null;
    }
}

接下來可以在resources下新建META-INF/services/目錄，然后新建接口全限定名的文件:com.test.spi.learn.Search

里面加上我們需要用到的實現(xiàn)類

com.test.spi.learn.FileSearch
com.test.spi.learn.DBSearch

然后寫一個測試方法

package com.test.spi.learn;
import java.util.Iterator;
import java.util.ServiceLoader;

public class TestCase {
    public static void main(String[] args) {
        ServiceLoader<Search> s = ServiceLoader.load(Search.class);
        Iterator<Search> iterator = s.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
           Search search =  iterator.next();
           search.searchDoc("hello world");
        }
    }
}

可以看到輸出結果:

文件搜索 hello world
數(shù)據(jù)庫搜索 hello world

SPI原理解析

通過查看ServiceLoader的源碼，梳理了一下，實現(xiàn)的流程如下:

1. 應用程序調用ServiceLoader.load方法 ServiceLoader.load方法內先創(chuàng)建一個新的ServiceLoader，并實例化該類中的成員變量，包括以下:

loader(ClassLoader類型，類加載器) acc(AccessControlContext類型，訪問控制器) providers(LinkedHashMap<String,S>類型，用于緩存加載成功的類) lookupIterator(實現(xiàn)迭代器功能)

2. 應用程序通過迭代器接口獲取對象實例 ServiceLoader先判斷成員變量providers對象中(LinkedHashMap<String,S>類型)是否有緩存實例對象，

如果有緩存，直接返回。如果沒有緩存，執(zhí)行類的裝載，實現(xiàn)如下:

(1) 讀取META-INF/services/下的配置文件，獲得所有能被實例化的類的名稱，值得注意的是，ServiceLoader可以跨越jar包獲取META-INF下的配置文件
(2) 通過反射方法Class.forName()加載類對象，并用instance()方法將類實例化。
(3) 把實例化后的類緩存到providers對象中，(LinkedHashMap<String,S>類型） 然后返回實例對象。

總結

優(yōu)點

使用SPI機制的優(yōu)勢是實現(xiàn)解耦，使得接口的定義與具體業(yè)務實現(xiàn)分離，而不是耦合在一起。應用進程可以根據(jù)實際業(yè)務情況啟用或替換具體組件。

缺點

1. 不能按需加載。雖然ServiceLoader做了延遲載入，但是基本只能通過遍歷全部獲取，也就是接口的實現(xiàn)類得全部載入并實例化一遍。如果你并不想用某些實現(xiàn)類，或者某些類實例化很耗時，它也被載入并實例化了，這就造成了浪費。
2. 獲取某個實現(xiàn)類的方式不夠靈活，只能通過 Iterator 形式獲取，不能根據(jù)某個參數(shù)來獲取對應的實現(xiàn)類。
3. 多個并發(fā)多線程使用 ServiceLoader 類的實例是不安全的。
4. 加載不到實現(xiàn)類時拋出并不是真正原因的異常，錯誤很難定位。

看到上面這么多的缺點，你肯定會想，有這些弊端為什么還要使用呢，沒錯，在重構的過程中，SPI接口化是一個非常有用的方式，當你需要擴展的時候，適配的時候，越早的使用你就會受利越早，在一個合適的時間，恰當?shù)臋C會的時候，就鼓起勇氣，重構吧！

好了。今天就說到這了，我還會不斷分享自己的所學所想，希望我們一起走在成功的道路上！

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