Spring的循环依赖，到底是什么样的

2022-12-04 13:38:34 浏览数 (1)

前一段时间，阿粉的读者给阿粉留言，说在面试的时候，有个面试官就问她，Spring 的各种知识，Spring 的生命周期， Spring 的循环依赖是如何解决的。

就这么几个问题，虽然回答的不是很好，但是也是很幸运的接到了 offer ，毕竟面试一般很少会因为一两个面试题回答的不好，就直接 pass 的，还是看综合表现的，既然问到阿粉这个 Spring 是如何处理循环依赖的了，那么阿粉就得来解释一下，Spring 是如何处理循环依赖的。

循环依赖

什么是循环依赖，说到循环依赖，这个实际上是没有那么复杂的，就比如很简单的说，A 引用了 B ，而这个时候 B 也引用了 A ，那么这种情况实际上就是出现了循环依赖的问题了，实际上也可以把循环依赖称之为循环引用，两个或者两个以上的bean互相持有对方，最终形成闭环。

这就是循环依赖，也就是循环引用，

注意，这里不是函数的循环调用，是对象的相互依赖关系。循环调用其实就是一个死循环，除非有终结条件。否则的话，他就是一个死循环.

Spring 中的循环依赖

那么 Spring 的循环依赖都有什么呢？

  • 构造器的循环依赖
  • field属性的循环依赖

那么针对这两种循环依赖，Spring 它是如何解决的呢？这就很特殊了，构造器的循环依赖问题实际上算是个无解的操作，只能拋出 BeanCurrentlyInCreationException 异常，也就是说，这个构造器导致的循环依赖，Spring 是没有办法来处理的，也只是给抛出了异常，但是对于 字段属性 的循环依赖，还是有解决办法的。

Spring怎么解决循环依赖

这个时候，我们就得看看 Spring 的对象初始化的过程了，

Spring的单例对象的初始化主要分为三步：

  • createBeanInstance 实例化
  • populateBean 填充属性
  • initializeBean 初始化

createBeanInstance 实例化实际上就是调用对象的构造方法实例化对象，populateBean 实际上就是对 bean 的依赖属性进行一个赋值填充，而 initializeBean 则是调用 Spring xml 中的 init 方法。

这个时候，我们看到这个初始化的过程，一般就应该能猜到会发生 循环依赖 的位置是哪一步了，而单从 bean 的初始化来看，循环依赖发生的位置就是在 createBeanInstance 实例化 以及 populateBean 填充属性 当中，

发生的循环依赖也是

  • 构造器的循环依赖
  • field属性的循环依赖

那么 Spring 又是怎么解决这种单例的循环依赖的问题的呢？

三级缓存

那么这三级缓存分别是哪三级的缓存呢？又分别代表了什么含义？

  • singletonFactories ：单例对象工厂的cache,用于存放完全初始化好的 bean，从该缓存中取出的 bean 可以直接使用
  • earlySingletonObjects ：提前暴光的单例对象的Cache,存放原始的 bean 对象（尚未填充属性），用于解决循环依赖
  • singletonObjects：单例对象的cache,存放 bean 工厂对象，用于解决循环依赖
代码语言：javascript复制
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256); //一级缓存
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16); // 二级缓存
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16); // 三级缓存

如果要分析这个 三级缓存 如何解决循环依赖，那么势必需要知道 Spring 中对象的创建的过程。

对象创建过程，可以大致分为五个步骤，

1.protected <T> T doGetBean(final String name, @Nullable final Class<T> requiredType, @Nullable final Object[] args, boolean typeCheckOnly)

AbstractBeanFactory 中的 doGetBean()方法

2.protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference)

DefaultSingletonBeanRegistry 中的 getSingleton()方法

  • 在这个方法中，先从一级缓存 singletonObjects 中去获取。（如果获取到就直接return）
  • 如果获取不到，并且对象正在创建中，就再从二级缓存 earlySingletonObjects 中获取。
  • 如果还是获取不到且允许 singletonFactories 通过 getObject() 获取，就从三级缓存singletonFactory.getObject()(三级缓存)获取
  • 如果获取到了则：从 singletonFactories 中移除，并放入 earlySingletonObjects 中
  • 这就相当于 ctrl x ,把三级缓存中的数据剪切到了二级缓存。

源码如下：

代码语言：javascript复制
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
  Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
  if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
   synchronized (this.singletonObjects) {
    singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
    if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
     ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
     if (singletonFactory != null) {
      singletonObject = singletonFactory.getObject();
      this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
      this.singletonFactories.remove(beanName);
     }
    }
   }
  }
  return singletonObject;
 }

3.protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)

AbstractAutowireCapableBeanFactory 中的 doCreateBean() 方法

代码语言：javascript复制
      //添加到三级缓存
  if (earlySingletonExposure) {
   if (logger.isTraceEnabled()) {
    logger.trace("Eagerly caching bean '"   beanName  
      "' to allow for resolving potential circular references");
   }
   addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
  }

4.protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable BeanWrapper bw)

AbstractAutowireCapableBeanFactory 中的 populateBean() 方法进行属性赋值

5.protected Object initializeBean(final String beanName, final Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd)

AbstractAutowireCapableBeanFactory 中的 initializeBean() 初始化对象

源码部分阿粉就不再往上贴那么多了，大家找源码肯定很简单，内部也有具体方法的注释，

Spring 解决循环依赖的诀窍就在于 singletonFactories 这个三级cache。

这个 cache 的类型是 ObjectFactory。这里就是解决循环依赖的关键，发生在createBeanInstance之后，也就是说单例对象此时已经被创建出来(调用了构造器)。

这个对象已经被生产出来了，虽然还不完美（还没有进行初始化的第二步和第三步），但是已经能被人认出来了（根据对象引用能定位到堆中的对象），所以Spring此时将这个对象提前曝光出来让大家认识，让大家使用。

如果你能在面试的时候，回答成这个样子，那么这个问题，你至少已经算是回答的比较好了。

但是如果问到这里，面试官有意想要继续深挖一下，你既然知道使用三级缓存解决了这个循环依赖的问题了，那么是不是必须三级缓存才能解决，二级缓存不能解决吗？

这就另外又给你引申出一个问题来了，二级缓存到底能不能解决呢？

其实，二级缓存也是能够实现的，如果自己想要实现，那么就得去改写 AbstractAutowireCapableBeanFactory 的 doCreateBean 的方法了，

代码语言：javascript复制
      //添加到三级缓存
  if (earlySingletonExposure) {
   if (logger.isTraceEnabled()) {
    logger.trace("Eagerly caching bean '"   beanName  
      "' to allow for resolving potential circular references");
   }
   addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
   //从三级缓存中取出立刻放入二级缓存
   getSingleton(beanName, true);
  }

如果要使用二级缓存解决循环依赖，意味着Bean在构造完后就创建代理对象，这样违背了Spring设计原则。

Spring结合AOP跟Bean的生命周期，是在Bean创建完全之后通过AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator这个后置处理器来完成的，在这个后置处理的postProcessAfterInitialization方法中对初始化后的Bean完成AOP代理。

如果出现了循环依赖，那没有办法，只有给Bean先创建代理，但是没有出现循环依赖的情况下，设计之初就是让Bean在生命周期的最后一步完成代理而不是在实例化后就立马完成代理。

所以，你知道为什么不使用二级缓存直接来处理了，而是增加了三级缓存来处理这个循环依赖了吧！

spring 编程算法 缓存

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