Spring中的循环依赖

海盗的小口琴
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Spring中的循环依赖

前言

三级缓存：

  1. 「singletonObjects」：缓存某个beanName对应的经过了完整生命周期的bean；
  2. 「earlySingletonObjects」：缓存原始对象进行了AOP之后得到的代理对象，原始对象还没有进行属性注入和后续的BeanPostProcessor等生命周期；
  3. 「singletonFactories」：缓存的是一个ObjectFactory ，主要用来生成原始对象进行了AOP之后得到的「代理对象」，在每个Bean的生成过程中，都会提前暴露一个工厂，这个工厂可能用到，也可能用不到，如果没有出现循环依赖依赖本bean，那么这个工厂无用，本 bean 按照自己的生命周期执行，执行完后直接把本bean放入singletonObjects中即可；如果出现了循环依赖依赖了本bean，则另外那个bean执行ObjectFactory提交得到一个AOP之后的代理对象（如果有 AOP 的话，如果无需 AOP ，则直接得到一个原始对象）。

一、循环依赖

	// A依赖了B
	class A{
		public B b;
	} 

	// B依赖了A
	class B{
		public A a;
	}

	A a = new A();
	B b = new B();

	a.b = b;
	b.a = a;

这样，A,B就依赖上了。

但是，在Spring中循环依赖就是一个问题了，因为，在Spring中，一个对象并不是简单new出来了，而是会经过一系列Bean的生命周期，就是因为Bean的生命周期所以才会出现循环依赖问题。当然，在Spring中，出现循环依赖的场景很多，有的场景Spring自动帮我们解决了，而有的场景则需要自己来解决。

二、Bean的生命周期

Bean的生成步骤

被Spring管理的对象叫做Bean。Bean的生成步骤如下：

1. Spring扫描class得到BeanDefinition；
2. 根据得到的BeanDefinition去生成bean；
3. 首先根据class推断构造方法；
4. 根据推断出来的构造方法，反射，得到一个对象（暂时叫做原始对象）；
5. 填充原始对象中的属性（依赖注入）；
6. 如果原始对象中的某个方法被AOP了，那么则需要根据原始对象生成一个代理对象；
7. 把最终生成的代理对象放入单例池（源码中叫做singletonObjects）中，下次getBean 时就直接从单例池拿即可；

以上，就是Spring中Bean的基本生成过程，步骤还有很多，这里就不展开了。

这里可以发现，在得到一个原始对象后，Spring 需要给对象中的属性进行依赖注入，那么这个注入过程是怎样的？

上文中说的A类，A类中存在一个B类的b属性，当A类生成了一个原始对象之后，就会去给b属性去赋值，此时就会根据b属性的类型和属性名去BeanFactory中去获取B类所对应的单例bean。

1.如果此时BeanFactory中存在B对应的Bean，那么直接拿来赋值给b属性；
2.如果此时BeanFactory中不存在B对应的Bean，则需要生成一个B对应的Bean，然后赋值给b属性。

问题就出现在「第二种」情况，如果此时B类在BeanFactory中还没有生成对应的Bean，那么就需要去生成，就会经过B的Bean的生命周期。

那么在创建B类的Bean的过程中，如果B类中存在一个A类的a属性，那么在创建B的Bean的过程中就需要A类对应的Bean，但是，触发B类Bean的创建的条件是A类Bean在创建过程中的依赖注入，所以这里就出现了循环依赖：

A Bean创建–>依赖了B属性–>触发 B Bean创建—>B 依赖了 A 属性—>需要 A Bean（但A Bean还在创建过程中）

导致A Bean 创建不出来，B Bean也创建不出来。

这是循环依赖的场景，在Spring中，通过某些机制帮开发者解决了部分循环依赖的问题，这个机制就是「三级缓存」。

三级缓存

  • 一级缓存为：singletonObjects；
  • 二级缓存为：earlySingletonObjects；
  • 三级缓存为：singletonFactories；
/** Cache of singleton objects: bean name –> bean instance */
private final Map singletonObjects = new ConcurrentHashMap(256);

/** Cache of singleton factories: bean name –> ObjectFactory */
private final Map> singletonFactories = new HashMap>(16);

/** Cache of early singleton objects: bean name –> bean instance */
private final Map earlySingletonObjects = new HashMap(16);

3.1三个缓存分别有何作用

singletonObjects 中缓存的是已经经历了完整生命周期的bean对象。

earlySingletonObjects 比singletonObjects多了一个early，表示缓存的是早期的bean对象。早期指的是Bean的生命周期还没走完就把这个Bean放入了earlySingletonObjects。

singletonFactories 中缓存的是 ObjectFactory，表示对象工厂，用来创建某个对象的。

四、思路分析

之所以产生循环依赖的问题

主要是：A创建时—>需要B---->B去创建—>需要A，从而产生了循环。

image.png

那么如何打破这个循环，加个缓存就可以了

image.png

A的Bean在创建过程中，在进行依赖注入之前，先把A的原始Bean放入缓存（提早暴露，只要放到缓存了，其他Bean需要时就可以从缓存中拿了），放入缓存后，再进行依赖注入，此时A的Bean依赖了B的Bean。

如果B的Bean不存在，则需要创建B的Bean，而创建B的Bean的过程和A一样，也是先创建一个 B的原始对象，然后把B的原始对象提早暴露出来放入缓存中，然后在对B的原始对象进行依赖注入A，此时能从缓存中拿到A的原始对象（虽然是A的原始对象，还不是最终的Bean），B的原始对象依赖注入完了之后，B的生命周期结束，那么A的生命周期也能结束。

因为整个过程中，都只有一个A原始对象，所以对于B而言，就算在属性注入时，注入的是A原始对象，也没有关系，因为A原始对象在后续的生命周期中在堆中没有发生变化。

4.1 为什么 Spring 中还需要 singletonFactories 呢？

从上面这个分析中可以得出，只需要一个缓存就能解决循环依赖了，那为什么Spring中还需要singletonFactories呢？

基于上面场景思考一个问题：

如果A的原始对象注入给B的属性之后，A的原始对象进行了AOP产生了一个代理对象，此时就会出现，对于A而言，它的Bean对象其实应该是AOP之后的代理对象，而B的a属性对应的并不是 AOP之后的代理对象，这就产生了冲突。

B依赖的 A 和最终的A不是同一个对象。

那么如何解决这个问题？这个问题可以说没有办法解决。因为在一个Bean的生命周期最后，Spring提供了BeanPostProcessor可以去对Bean进行加工，这个加工不仅仅只是能修改Bean 的属性值，也可以替换掉当前Bean。

在BeanPostProcessor中可以完全替换掉某个beanName对应的bean对象。

而BeanPostProcessor的执行在Bean的生命周期中是处于属性注入之后的，循环依赖是发生在属性注入过程中的，所以很有可能导致，注入给B对象的A对象和经历过完整生命周期之后的A对象，不是一个对象。这就是有问题的。

这种情况下的循环依赖，Spring是解决不了的，因为在属性注入时，Spring也不知道A对象后续会经过哪些BeanPostProcessor以及会对A对象做什么处理。

五、Spring解决了哪种情况下的循环依赖

虽然上面的情况可能发生，但是肯定发生得很少。某个beanName对应的最终对象和原始对象不是一个对象却会经常出现，这就是AOP。

AOP就是通过一个BeanPostProcessor来实现的，在Spring中AOP利用的要么是JDK动态代理，要么CGLib的动态代理，所以如果给一个类中的某个方法设置了切面，那么这个类最终就需要生成一个代理对象。

一般过程就是：A 类—>生成一个普通对象–>属性注入–>基于切面生成一个代理对象–>把代理对象放入singletonObjects单例池中。

image.png

而 AOP 可以说是 Spring 中除开 IOC 的另外一大功能，而循环依赖又是属于 IOC 范畴的，所以这两大功能想要并存，Spring 需要特殊处理。

如何处理的，就是利用了第三级缓存 singletonFactories。

首先，singletonFactories 中存的是某个 beanName 对应的 ObjectFactory，在 bean 的生命周期中，生成完原始对象之后，就会构造一个ObjectFactory存入 singletonFactories 中。

image.png

5.1 ObjectFactory

这个 ObjectFactory 是一个函数式接口，支持Lambda表达式： () ->getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean)

上面的Lambda表达式就是一个ObjectFactory，执行该Lambda表达式就会去执行getEarlyBeanReference方法，而该方法如下：

image.png

该方法会去执行SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor中的getEarlyBeanReference方法，而这个接口下的实现类中只有两个类实现了这个方法，一个是AbstractAutoProxyCreator，一个是InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter，它的实现如下：

InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter

public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) throws BeansException {
    return bean;
}

AbstractAutoProxyCreator

public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
    Object cacheKey = this.getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
    this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
    return this.wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}

由上可知，在整个Spring中，默认就只有AbstractAutoProxyCreator真正意义上实现了getEarlyBeanReference方法，而该类就是用来进行AOP的。

六、getEarlyBeanReference方法

public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
        Object cacheKey = this.getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
        this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
        return this.wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
    }

首先得到一个cachekey，cachekey就是beanName。然后把beanName和bean（这是原始对象）存入earlyProxyReferences中。调用wrapIfNecessary进行AOP，得到一个代理对象。

那么什么时候调用getEarlyBeanReference方法呢，继续看如下这张图。

image.png 图中的ObjectFactory就是上文说的labmda表达式，中间有getEarlyBeanReference方法。

注意存入singletonFactories时并不会执行lambda表达式，也就是不会执行getEarlyBeanReference方法。

从singletonFactories根据beanName得到一个ObjectFactory，然后执行ObjectFactory ，也就是执行getEarlyBeanReference方法，此时会得到一个A原始对象经过AOP之后的代理对象，然后把该代理对象放入earlySingletonObjects中。

此时并没有把代理对象放入singletonObjects中，那什么时候放入到singletonObjects中呢？

此时，我们只得到了A原始对象的代理对象，这个对象还不完整，因为A原始对象还没有进行属性填充，所以此时不能直接把A的代理对象放入singletonObjects中，所以只能把代理对象放入earlySingletonObjects。

假设现在有其他对象依赖了A，那么则可以从earlySingletonObjects中得到A原始对象的代理对象了，并且是A的同一个代理对象。

当B创建完了之后，A继续进行生命周期，而A在完成属性注入后，会按照它本身的逻辑去进行AOP，而此时我们知道A原始对象已经经历过了AOP，所以对于A本身而言，不会再去进行AOP了，那么怎么判断一个对象是否经历过了AOP呢？

利用上文提到的earlyProxyReferences，在AbstractAutoProxyCreator的 postProcessAfterInitialization方法中，会去判断当前beanName是否 在earlyProxyReferences，如果在则表示已经提前进行过AOP了，无需再次进行AOP。

对于A而言，进行了AOP的判断后，以及BeanPostProcessor的执行之后，就需要把A对应的对象放入singletonObjects中了，但是我们知道，应该是要A的代理对象放入 singletonObjects中，所以此时需要从earlySingletonObjects中得到代理对象，然后放入 singletonObjects中。

至此，整个循环依赖解决完毕。

参考与引用

blog.csdn.net/weixin_4412…

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