spring5.1＋SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor 解决循环依赖

Posted 2023-04-01 洪宏鸿

SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor 解决循环依赖的过程, 例如上面的 A依赖B, B依赖A

SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor 是 Spring 中的一个接口，它扩展了 InstantiationAwareBeanPostProcessor 接口并提供了对 Bean 的实例化和属性填充的更高级的控制。在 Spring Boot 项目中，SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor 通过三级缓存机制解决了循环依赖的问题。以 A 依赖 B，B 依赖 A 为例，我们来了解下这个过程：

1. 当容器开始实例化 A 时，首先会调用 SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor#predictBeanType 方法来预测 Bean 的类型。如果可以预测到类型，Spring 会优先使用这个类型来实例化对象。

2. 接下来会调用 SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor#getEarlyBeanReference 方法获取 A 的提前暴露的引用。这个引用通常是一个代理对象，它可以处理 A 对 B 的依赖。

3. 将 A 的提前暴露引用放入三级缓存。三级缓存分别是 singletonObjects、earlySingletonObjects 和 singletonFactories。其中，singletonObjects 用于存放完全初始化好的单例 Bean，earlySingletonObjects 用于存放提前暴露的 Bean 引用，singletonFactories用于存放原始 Bean 的工厂对象。在这个例子中，A 的提前暴露引用会被放入 earlySingletonObjects 缓存。

4. 接下来，容器开始实例化 B。同样地，会调用 SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor#predictBeanType 和 SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor#getEarlyBeanReference 方法获取 B 的提前暴露引用，并将其放入 earlySingletonObjects 缓存。

5. 当 B 的实例化完成后，开始填充属性。这时会发现 B 依赖 A，于是会从三级缓存中获取 A 的引用。由于 A 正在创建过程中，所以从 earlySingletonObjects 缓存中获取到了 A 的提前暴露引用。将 A 的引用设置到 B 的属性上，完成 B 的属性填充。

6. B 的实例化和属性填充完成后，将 B 从 earlySingletonObjects 移动到 singletonObjects 缓存中。

7. 接下来，开始填充 A 的属性。由于 A 依赖 B，会从三级缓存中获取 B 的引用。此时，B 已经完全初始化完成，所以从 singletonObjects 缓存中获取到了 B 的引用。将 B 的引用设置到 A 的属性上，完成 A 的属性填充。

8. A 的实例化和属性填充完成后，将 A 从 earlySingletonObjects 移动到 singletonObjects 缓存中。至此，A 和 B 的循环依赖解决了。

9. 容器会继续调用各个 BeanPostProcessor 的 postProcessAfterInitialization 方法，对 A 和 B 进行后置处理。这些后置处理可能包括代理对象的创建等操作。

10. 最后，A 和 B 的实例化和属性填充完成，循环依赖被成功解决。容器将 A 和 B 的引用提供给其他需要它们的 Bean。

通过以上流程，Spring Boot 利用 SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor 和三级缓存机制成功地解决了 A 和 B 之间的循环依赖问题。这种处理方式不仅保证了 Bean 实例化的正确性，还确保了容器在解决循环依赖时的高性能。

总结

SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor 是一个 Spring 容器中的扩展点，它本身并不直接解决循环依赖问题。Spring 容器在解决循环依赖时，主要依赖于 DefaultSingletonBeanRegistry 类中的 getSingleton() 方法，该方法使用了三级缓存来处理循环依赖。
上述过程仅适用于属性注入的情况
SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor，它提供了一些扩展点，允许我们在 Spring 容器创建和初始化 Bean 实例的过程中进行干预。例如，我们可以使用它来改变实例化策略、解析依赖关系或者修改属性值等。然而，SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor 本身并不直接参与解决循环依赖问题。

总之，Spring 容器通过三级缓存解决属性注入的循环依赖问题。然而，对于构造器注入的循环依赖，我们需要调整代码结构或使用其他技术手段来解决。SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor 是一个扩展点，允许我们在 Bean 实例创建和初始化的过程中进行干预，但它本身并不直接解决循环问题

在实际项目中，我们应尽量避免产生循环依赖，以降低代码的复杂度。当循环依赖确实需要解决时，可以尝试以下方法：

使用属性注入而非构造器注入，让 Spring 容器自动处理循环依赖问题。
提取接口，将 A 和 B 的公共功能抽取为接口，然后让 A 和 B 分别依赖这些接口，而不是直接依赖彼此。
使用事件驱动或消息队列，将 A 和 B 之间的交互转移到事件驱动或消息队列中，这样可以避免直接的循环依赖。
调整代码结构，如使用中介者模式、模块化设计等方法，将循环依赖拆分为线性依赖

Spring框架系列 - Spring和Spring框架组成

Spring是什么？它是怎么诞生的？有哪些主要的组件和核心功能呢? 本文通过这几个问题帮助你构筑Spring和Spring Framework的整体认知。@pdai

• ​Spring框架系列(1) - Spring和Spring框架组成​

• ​什么是Spring?​

• ​​Spring的起源​​
• ​​Spring的特性和优势​​

• ​Spring有哪些组件?​

• ​​Core Container（Spring的核心容器）​​
• ​​Data Access/Integration（数据访问／集成）​​
• ​​Web模块​​
• ​​AOP、Aspects、Instrumentation和Messaging​​
• ​​Test模块​​

• ​​为什么用Spring?​​
• ​学习Spring时参考哪些资料呢？​

• ​​Spring 的官方项目和教程​​
• ​​Spring 的归档文档​​
• ​​Spring 的官方Github​​

• ​​更多文章​​

什么是Spring?

首先，Spring是什么？它是怎么诞生的？它的诞生是为了解决什么问题？@pdai

Spring的起源

百度百科中关于Spring的起源介绍如下：

要谈Spring的历史，就要先谈J2EE。J2EE应用程序的广泛实现是在1999年和2000年开始的，它的出现带来了诸如事务管理之类的核心中间层概念的标准化，但是在实践中并没有获得绝对的成功，因为开发效率，开发难度和实际的性能都令人失望。

曾经使用过EJB开发JAVA EE应用的人，一定知道，在EJB开始的学习和应用非常的艰苦，很多东西都不能一下子就很容易的理解。EJB要严格地实现各种不同类型的接口，类似的或者重复的代码大量存在。而配置也是复杂和单调，同样使用JNDI进行对象查找的代码也是单调而枯燥。虽然有一些开发工作随着xdoclet的出现，而有所缓解，但是学习EJB的高昂代价，和极低的开发效率，极高的资源消耗，都造成了EJB的使用困难。而Spring出现的初衷就是为了解决类似的这些问题。

Spring的一个最大的目的就是使JAVA EE开发更加容易。同时，Spring之所以与Struts、Hibernate等单层框架不同，是因为Spring致力于提供一个以统一的、高效的方式构造整个应用，并且可以将单层框架以最佳的组合揉和在一起建立一个连贯的体系。可以说Spring是一个提供了更完善开发环境的一个框架，可以为POJO(Plain Ordinary Java Object)对象提供企业级的服务。

Spring的形成，最初来自Rod Jahnson所著的一本很有影响力的书籍《​​Expert One-on-One J2EE Design and Development​​》，就是在这本书中第一次出现了Spring的一些核心思想，该书出版于2002年。

Spring的特性和优势

Spring Framework有哪些特性，用了这个框架对开发而言有什么好处呢？

从Spring 框架的特性来看：

• 非侵入式：基于Spring开发的应用中的对象可以不依赖于Spring的API
• 控制反转：IOC——Inversion of Control，指的是将对象的创建权交给 Spring 去创建。使用 Spring 之前，对象的创建都是由我们自己在代码中new创建。而使用 Spring 之后。对象的创建都是给了 Spring 框架。
• 依赖注入：DI——Dependency Injection，是指依赖的对象不需要手动调用 setXX 方法去设置，而是通过配置赋值。
• 面向切面编程：Aspect Oriented Programming——AOP
• 容器：Spring 是一个容器，因为它包含并且管理应用对象的生命周期
• 组件化：Spring 实现了使用简单的组件配置组合成一个复杂的应用。在 Spring 中可以使用XML和Java注解组合这些对象。
• 一站式：在 IOC 和 AOP 的基础上可以整合各种企业应用的开源框架和优秀的第三方类库（实际上 Spring 自身也提供了表现层的 SpringMVC 和持久层的 Spring JDBC）

从使用Spring 框架的好处看：

• Spring 可以使开发人员使用 POJOs 开发企业级的应用程序。只使用 POJOs 的好处是你不需要一个 EJB 容器产品，比如一个应用程序服务器，但是你可以选择使用一个健壮的 servlet 容器，比如 Tomcat 或者一些商业产品。
• Spring 在一个单元模式中是有组织的。即使包和类的数量非常大，你只要担心你需要的，而其它的就可以忽略了。
• Spring 不会让你白费力气做重复工作，它真正的利用了一些现有的技术，像 ORM 框架、日志框架、JEE、Quartz 和 JDK 计时器，其他视图技术。
• 测试一个用 Spring 编写的应用程序很容易，因为环境相关的代码被移动到这个框架中。此外，通过使用 JavaBean-style POJOs，它在使用依赖注入注入测试数据时变得更容易。
• Spring 的 web 框架是一个设计良好的 web MVC 框架，它为比如 Structs 或者其他工程上的或者不怎么受欢迎的 web 框架提供了一个很好的供替代的选择。MVC 模式导致应用程序的不同方面(输入逻辑，业务逻辑和UI逻辑)分离，同时提供这些元素之间的松散耦合。模型(Model)封装了应用程序数据，通常它们将由 POJO 类组成。视图(View)负责渲染模型数据，一般来说它生成客户端浏览器可以解释 HTML 输出。控制器(Controller)负责处理用户请求并构建适当的模型，并将其传递给视图进行渲染。
• Spring 对 JavaEE 开发中非常难用的一些 API（JDBC、JavaMail、远程调用等），都提供了封装，使这些API应用难度大大降低。
• 轻量级的 IOC 容器往往是轻量级的，例如，特别是当与 EJB 容器相比的时候。这有利于在内存和 CPU 资源有限的计算机上开发和部署应用程序。
• Spring 提供了一致的事务管理接口，可向下扩展到（使用一个单一的数据库，例如）本地事务并扩展到全局事务（例如，使用 JTA）

Spring有哪些组件?

Spring Framework有哪些组件呢？

下图来自，​​官方文档 Spring-framework 5.0​​；需要注意的是，虽然这个图来源于Spring Framwork5.0 M4 版本，但是它依然是V4版本的图，比如Spring 5版本中的web模块已经去掉了Portlet模块，新增了WebFlux模块等。

上图中包含了 Spring 框架的所有模块，这些模块可以满足一切企业级应用开发的需求，在开发过程中可以根据需求有选择性地使用所需要的模块。下面分别对这些模块的作用进行简单介绍（并且结合SpringFramework5.x源码模块帮助你对应好各模块关系）。

Core Container（Spring的核心容器）

Spring 的核心容器是其他模块建立的基础，由 Beans 模块、Core 核心模块、Context 上下文模块和 SpEL 表达式语言模块组成，没有这些核心容器，也不可能有 AOP、Web 等上层的功能。具体介绍如下。

• Beans 模块：提供了框架的基础部分，包括控制反转和依赖注入。
• Core 核心模块：封装了 Spring 框架的底层部分，包括资源访问、类型转换及一些常用工具类。
• Context 上下文模块：建立在 Core 和 Beans 模块的基础之上，集成 Beans 模块功能并添加资源绑定、数据验证、国际化、Java EE 支持、容器生命周期、事件传播等。ApplicationContext 接口是上下文模块的焦点。
• SpEL 模块：提供了强大的表达式语言支持，支持访问和修改属性值，方法调用，支持访问及修改数组、容器和索引器，命名变量，支持算数和逻辑运算，支持从 Spring 容器获取 Bean，它也支持列表投影、选择和一般的列表聚合等。

对应的源码模块如下：

Data Access/Integration（数据访问／集成）

数据访问／集成层包括 JDBC、ORM、OXM、JMS 和 Transactions 模块，具体介绍如下。

• JDBC 模块：提供了一个 JBDC 的样例模板，使用这些模板能消除传统冗长的 JDBC 编码还有必须的事务控制，而且能享受到 Spring 管理事务的好处。
• ORM 模块：提供与流行的“对象-关系”映射框架无缝集成的 API，包括 JPA、JDO、Hibernate 和 MyBatis 等。而且还可以使用 Spring 事务管理，无需额外控制事务。
• OXM 模块：提供了一个支持 Object /XML 映射的抽象层实现，如 JAXB、Castor、XMLBeans、JiBX 和 XStream。将 Java 对象映射成 XML 数据，或者将XML 数据映射成 Java 对象。
• JMS 模块：指 Java 消息服务，提供一套 “消息生产者、消息消费者”模板用于更加简单的使用 JMS，JMS 用于用于在两个应用程序之间，或分布式系统中发送消息，进行异步通信。
• Transactions 事务模块：支持编程和声明式事务管理。

对应的源码模块如下：

Web模块

Spring 的 Web 层包括 Web、Servlet、WebSocket 和 Webflux 组件，具体介绍如下。

• Web 模块：提供了基本的 Web 开发集成特性，例如多文件上传功能、使用的 Servlet 监听器的 IOC 容器初始化以及 Web 应用上下文。
• Servlet 模块：提供了一个 Spring MVC Web 框架实现。Spring MVC 框架提供了基于注解的请求资源注入、更简单的数据绑定、数据验证等及一套非常易用的 JSP 标签，完全无缝与 Spring 其他技术协作。
• WebSocket 模块：提供了简单的接口，用户只要实现响应的接口就可以快速的搭建 WebSocket Server，从而实现双向通讯。
• Webflux 模块： Spring WebFlux 是 Spring Framework 5.x中引入的新的响应式web框架。与Spring MVC不同，它不需要Servlet API，是完全异步且非阻塞的，并且通过Reactor项目实现了Reactive Streams规范。Spring WebFlux 用于创建基于事件循环执行模型的完全异步且非阻塞的应用程序。

此外Spring4.x中还有Portlet 模块，在Spring 5.x中已经移除

• Portlet 模块：提供了在 Portlet 环境中使用 MVC 实现，类似 Web-Servlet 模块的功能。

对应的源码模块如下：

AOP、Aspects、Instrumentation和Messaging

在 Core Container 之上是 AOP、Aspects 等模块，具体介绍如下：

• AOP 模块：提供了面向切面编程实现，提供比如日志记录、权限控制、性能统计等通用功能和业务逻辑分离的技术，并且能动态的把这些功能添加到需要的代码中，这样各司其职，降低业务逻辑和通用功能的耦合。
• Aspects 模块：提供与 AspectJ 的集成，是一个功能强大且成熟的面向切面编程（AOP）框架。
• Instrumentation 模块：提供了类工具的支持和类加载器的实现，可以在特定的应用服务器中使用。
• messaging 模块：Spring 4.0 以后新增了消息（Spring-messaging）模块，该模块提供了对消息传递体系结构和协议的支持。
• jcl 模块： Spring 5.x中新增了日志框架集成的模块。

对应的源码模块如下：

Test模块

Test 模块：Spring 支持 Junit 和 TestNG 测试框架，而且还额外提供了一些基于 Spring 的测试功能，比如在测试 Web 框架时，模拟 Http 请求的功能。

包含Mock Objects, TestContext Framework, Spring MVC Test, WebTestClient。

对应的源码模块如下：

为什么用Spring?

那么为什么用Spring呢？来看看​​官网对这个问题的回答​​

最重要的体现在它能做什么，这是Spring的核心所在

且官方对此专门对此做了详细介绍，感兴趣可以看下

学习Spring时参考哪些资料呢？

非常负责任的告诉你，最好最全的资料在Spring的官网，Spring能成为最主要的企业开发框架，文档和生态体系也做的很好；这里介绍下如何获取官方的学习资源。@pdai

Spring 的官方项目和教程

官方的项目和教程，地址在​​这里​​，在学习Spring时，一定要把它当做生态体系，而是不是一个简单的开发框架。

Spring 的归档文档

官方提供了系统性的文档的FTP，你可以在​​这里​​找到所有历史版本的PDF/HTML版本。

可以看到很多系统性的文档，包括上面引用的图，

Spring 的官方Github

Spring官方的GitHub在​​这里​​，它包含着Spring-framework的源码，如果你感兴趣，可以从这里clone代码进行阅读。

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