实例介绍基于项目依赖包选择具体实现类

最近遇到一个需求场景，开源的工具包，新增了一个高级特性，会依赖json序列化工具，来做一些特殊操作；但是，这个辅助功能并不是必须的，也就是说对于使用这个工具包的业务方而言，正常使用完全不需要json相关的功能；如果我强引用某个json工具，一是对于不适用高级特性的用户而言没有必要；二则是我引入的json工具极有可能与使用者的不一致，会增加使用者的成本

因此我希望这个工具包对外提供时，并不会引入具体的json工具依赖；也就是说maven依赖中的设置为provided；具体的json序列化的实现，则取决于调用方自身引入了什么json工具

那么可以怎么实现上面这个方式呢？

1. 任务说明

上面的简单的说了一下我们需要做的事情，接下来我们重点盘一下，我们到底是要干什么

核心诉求相对清晰

不强引入某个json工具
若需要使用高级特性，则直接使用当前环境中已集成的json序列化工具；若没有提供，则抛异常，不支持

对于上面这个场景，常年使用Spring的我们估计不会陌生，Spring集成了很多的第三方开源组件，根据具体的依赖来选择最终的实现，比如日志，可以是logback，也可以是log4j；比如redis操作，可以是jedis，也可以是lettuce

那么Spring是怎么实现的呢？

2.具体实现

在Spring中有个注解名为ConditionalOnClass，表示当某个类存在时，才会干某些事情（如初始化bean对象）

它是怎么是实现的呢？（感兴趣的小伙伴可以搜索一下，或者重点关注下 SpringBootCondition 的实现）

这里且抛开Spring的实现姿势，我们采用传统的实现方式，直接判断是否有加载对应的类，来判断有没有引入相应的工具包

如需要判断是否引入了gson包，则判断ClassLoader是否有加载com.google.gson.Gson类


public static boolean exist(String name) {
    try {
        return JsonUtil.class.getClassLoader().loadClass(name) != null;
    } catch (Exception e) {
        return false;
    }
}

上面这种实现方式就可以达到我们的效果了；接下来我们参考下Spring的ClassUtils实现，做一个简单的封装，以判断是否存在某个类


// 这段代码来自Spring
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by FernFlower decompiler)
//
 
import java.lang.reflect.Array;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
 
/**
 * @author Spring
 */
public abstract class ClassUtils {
    private static final Map<String, Class<?>> primitiveTypeNameMap = new HashMap(32);
    private static final Map<String, Class<?>> commonClassCache = new HashMap(64);
    private ClassUtils() {
    }
 
    public static boolean isPresent(String className) {
        try {
            forName(className, getDefaultClassLoader());
            return true;
        } catch (IllegalAccessError var3) {
            throw new IllegalStateException("Readability mismatch in inheritance hierarchy of class [" + className + "]: " + var3.getMessage(), var3);
        } catch (Throwable var4) {
            return false;
        }
    }
 
    public static boolean isPresent(String className, ClassLoader classLoader) {
        try {
            forName(className, classLoader);
            return true;
        } catch (IllegalAccessError var3) {
            throw new IllegalStateException("Readability mismatch in inheritance hierarchy of class [" + className + "]: " + var3.getMessage(), var3);
        } catch (Throwable var4) {
            return false;
        }
    }
 
    public static Class<?> forName(String name, ClassLoader classLoader) throws ClassNotFoundException, LinkageError {
        Class<?> clazz = resolvePrimitiveClassName(name);
        if (clazz == null) {
            clazz = (Class) commonClassCache.get(name);
        }
 
        if (clazz != null) {
            return clazz;
        } else {
            Class elementClass;
            String elementName;
            if (name.endsWith("[]")) {
                elementName = name.substring(0, name.length() - "[]".length());
                elementClass = forName(elementName, classLoader);
                return Array.newInstance(elementClass, 0).getClass();
            } else if (name.startsWith("[L") && name.endsWith(";")) {
                elementName = name.substring("[L".length(), name.length() - 1);
                elementClass = forName(elementName, classLoader);
                return Array.newInstance(elementClass, 0).getClass();
            } else if (name.startsWith("[")) {
                elementName = name.substring("[".length());
                elementClass = forName(elementName, classLoader);
                return Array.newInstance(elementClass, 0).getClass();
            } else {
                ClassLoader clToUse = classLoader;
                if (classLoader == null) {
                    clToUse = getDefaultClassLoader();
                }
 
                try {
                    return Class.forName(name, false, clToUse);
                } catch (ClassNotFoundException var9) {
                    int lastDotIndex = name.lastIndexOf(46);
                    if (lastDotIndex != -1) {
                        String innerClassName = name.substring(0, lastDotIndex) + '$' + name.substring(lastDotIndex + 1);
 
                        try {
                            return Class.forName(innerClassName, false, clToUse);
                        } catch (ClassNotFoundException var8) {
                        }
                    }
 
                    throw var9;
                }
            }
        }
    }
 
    public static Class<?> resolvePrimitiveClassName(String name) {
        Class<?> result = null;
        if (name != null && name.length() <= 8) {
            result = (Class) primitiveTypeNameMap.get(name);
        }
 
        return result;
    }
 
    public static ClassLoader getDefaultClassLoader() {
        ClassLoader cl = null;
 
        try {
            cl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
        } catch (Throwable var3) {
        }
 
        if (cl == null) {
            cl = ClassUtils.class.getClassLoader();
            if (cl == null) {
                try {
                    cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();
                } catch (Throwable var2) {
                }
            }
        }
 
        return cl;
    }
}

工具类存在之后，我们实现一个简单的json工具类，根据已有的json包来选择具体的实现


public class JsonUtil {
    private static JsonApi jsonApi;
 
    private static void initJsonApi() {
        if (jsonApi == null) {
            synchronized (JsonUtil.class) {
                if (jsonApi == null) {
                    if (ClassUtils.isPresent("com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper", JsonUtil.class.getClassLoader())) {
                        jsonApi = new JacksonImpl();
                    } else if (ClassUtils.isPresent("com.google.gson.Gson", JsonUtil.class.getClassLoader())) {
                        jsonApi = new GsonImpl();
                    } else if (ClassUtils.isPresent("com.alibaba.fastjson.JSONObject", JsonUtil.class.getClassLoader())) {
                        jsonApi = new JacksonImpl();
                    } else {
                        throw new UnsupportedOperationException("no json framework to deserialize string! please import jackson|gson|fastjson");
                    }
                }
            }
        }
    }
 
    /**
     * json转实体类，会根据当前已有的json框架来执行反序列化
     *
     * @param str
     * @param t
     * @param 
     * @return
     */
    public static <T> T toObj(String str, Class<T> t) {
        initJsonApi();
        return jsonApi.toObj(str, t);
    }
 
    public static <T> String toStr(T t) {
        initJsonApi();
        return jsonApi.toStr(t);
    }
}

上面的实现中，根据已有的json序列化工具，选择具体的实现类，我们定义了一个JsonApi接口，然后分别gson,jackson,fastjson给出默认的实现类


public interface JsonApi {
     T toObj(String str, Class clz);
 
     String toStr(T t);
}
 
public class FastjsonImpl implements JsonApi {
    public  T toObj(String str, Class clz) {
        return JSONObject.parseObject(str, clz);
    }
 
    public  String toStr(T t) {
        return JSONObject.toJSONString(t);
    }
}
 
public class GsonImpl implements JsonApi {
    private static final Gson gson = new Gson();
 
    public  T toObj(String str, Class t) {
        return gson.fromJson(str, t);
    }
 
    public  String toStr(T t) {
        return gson.toJson(t);
    }
}
 
public class JacksonImpl implements JsonApi{
    private static final ObjectMapper jsonMapper = new ObjectMapper();
 
    public  T toObj(String str, Class clz) {
        try {
            return jsonMapper.readValue(str, clz);
        } catch (Exception e) {
            throw new UnsupportedOperationException(e);
        }
    }
 
    public  String toStr(T t) {
        try {
            return jsonMapper.writeValueAsString(t);
        } catch (Exception e) {
            throw new UnsupportedOperationException(e);
        }
    }
 
}

最后的问题来了，如果调用方并没有使用上面三个序列化工具，而是使用其他的呢，可以支持么？

既然我们定义了一个JsonApi，那么是不是可以由用户自己来实现接口，然后自动选择它呢？

现在的问题就是如何找到用户自定义的接口实现了

3. 扩展机制

对于SPI机制比较熟悉的小伙伴可能非常清楚，可以通过在配置目录META-INF/services/下新增接口文件，内容为实现类的全路径名称，然后通过 ServiceLoader.load(JsonApi.class) 的方式来获取所有实现类

除了SPI的实现方式之外，另外一个策略则是上面提到的Spring的实现原理，借助字节码来处理（详情原理后面专文说明）

当然也有更容易想到的策略，扫描包路径下的class文件，遍历判断是否为实现类(额外注意jar包内的实现类场景)

接下来以SPI的方式来介绍下扩展实现方式，首先初始化JsonApi的方式改一下，优先使用用户自定义实现


private static void initJsonApi() {
    if (jsonApi == null) {
        synchronized (JsonUtil.class) {
            if (jsonApi == null) {
                ServiceLoader<JsonApi> loader = ServiceLoader.load(JsonApi.class);
                for (JsonApi value : loader) {
                    jsonApi = value;
                    return;
                }
 
                if (ClassUtils.isPresent("com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper", JsonUtil.class.getClassLoader())) {
                    jsonApi = new JacksonImpl();
                } else if (ClassUtils.isPresent("com.google.gson.Gson", JsonUtil.class.getClassLoader())) {
                    jsonApi = new GsonImpl();
                } else if (ClassUtils.isPresent("com.alibaba.fastjson.JSONObject", JsonUtil.class.getClassLoader())) {
                    jsonApi = new JacksonImpl();
                } else{
                    throw new UnsupportedOperationException("no json framework to deserialize string! please import jackson|gson|fastjson");
                }
            }
        }
    }
}

对于使用者而言，首先是实现接口


package com.github.hui.quick.plugin.test;
 
import com.github.hui.quick.plugin.qrcode.util.json.JsonApi;
 
public class DemoJsonImpl implements JsonApi {
    @Override
    public  T toObj(String str, Class clz) {
        // ...
    }
 
    @Override
    public  String toStr(T t) {
        // ...
    }
}

接着就是实现定义, resources/META-INF/services/ 目录下，新建文件名为 com.github.hui.quick.plugin.qrcode.util.json.JsonApi

内容如下


com.github.hui.quick.plugin.test.DemoJsonImpl

4. 小结

主要介绍一个小的知识点，如何根据应用已有的jar包来选择具体的实现类的方式；本文介绍的方案是通过ClassLoader来尝试加载对应的类，若能正常加载，则认为有；否则认为没有；这种实现方式虽然非常简单，但是请注意，它是有缺陷的，至于缺陷是啥...

除此之外，也可以考虑通过字节码的方式来判断是否有某个类，或者获取某个接口的实现；文中最后抛出了一个问题，如何获取接口的所有实现类

常见的方式有下面三类（具体介绍了SPI的实现姿势，其他的两种感兴趣的可以搜索一下）

SPI定义方式
扫描包路径
字节码方式(如Spring，如Tomcat的@HandlesTypes)

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