一文帮你彻底打通循环依赖的任督二脉

Posted 2022-03-05 波波烤鸭

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了一文帮你彻底打通循环依赖的任督二脉相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

面试的重点，大厂必问之一：

循环依赖

1. 什么是循环依赖

看下图

上图是循环依赖的三种情况，虽然方式有点不一样，但是循环依赖的本质是一样的，就你的完整创建要依赖与我，我的完整创建也依赖于你。相互依赖从而没法完整创建造成失败。

2. 代码演示

我们再通过代码的方式来演示下循环依赖的效果

public class CircularTest 

    public static void main(String[] args) 
        new CircularTest1();
    

class CircularTest1
    private CircularTest2 circularTest2 = new CircularTest2();


class CircularTest2
    private CircularTest1 circularTest1 = new CircularTest1();

执行后出现了 StackOverflowError 错误

上面的就是最基本的循环依赖的场景，你需要我，我需要你，然后就报错了。而且上面的这种设计情况我们是没有办法解决的。那么针对这种场景我们应该要怎么设计呢？这个是关键！

3. 分析问题

首先我们要明确一点就是如果这个对象A还没创建成功，在创建的过程中要依赖另一个对象B，而另一个对象B也是在创建中要依赖对象A，这种肯定是无解的，这时我们就要转换思路，我们先把A创建出来，但是还没有完成初始化操作，也就是这是一个半成品的对象，然后在赋值的时候先把A暴露出来，然后创建B，让B创建完成后找到暴露的A完成整体的实例化，这时再把B交给A完成A的后续操作，从而揭开了循环依赖的密码。也就是如下图：

4. 自己解决

明白了上面的本质后，我们可以自己来尝试解决下：

先来把上面的案例改为set/get来依赖关联

public class CircularTest 

    public static void main(String[] args) throws Exception
        System.out.println(getBean(CircularTest1.class).getCircularTest2());
        System.out.println(getBean(CircularTest2.class).getCircularTest1());
    

    private static <T> T getBean(Class<T> beanClass) throws Exception
        // 1.获取 实例对象
        Object obj = beanClass.newInstance();
        // 2.完成属性填充
        Field[] declaredFields = obj.getClass().getDeclaredFields();
        // 遍历处理
        for (Field field : declaredFields) 
            field.setAccessible(true); // 针对private修饰
            // 获取成员变量 对应的类对象
            Class<?> fieldClass = field.getType();
            // 获取对应的 beanName
            String fieldBeanName = fieldClass.getSimpleName().toLowerCase();
            // 给成员变量赋值 如果 singletonObjects 中有半成品就获取，否则创建对象
            field.set(obj,getBean(fieldClass));
        
        return (T) obj;
    


class CircularTest1
    private CircularTest2 circularTest2;

    public CircularTest2 getCircularTest2() 
        return circularTest2;
    

    public void setCircularTest2(CircularTest2 circularTest2) 
        this.circularTest2 = circularTest2;
    


class CircularTest2
    private CircularTest1 circularTest1;

    public CircularTest1 getCircularTest1() 
        return circularTest1;
    

    public void setCircularTest1(CircularTest1 circularTest1) 
        this.circularTest1 = circularTest1;

然后我们再通过把对象实例化和成员变量赋值拆解开来处理。从而解决循环依赖的问题

public class CircularTest 
    // 保存提前暴露的对象，也就是半成品的对象
    private final static Map<String,Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>();

    public static void main(String[] args) throws Exception
        System.out.println(getBean(CircularTest1.class).getCircularTest2());
        System.out.println(getBean(CircularTest2.class).getCircularTest1());
    

    private static <T> T getBean(Class<T> beanClass) throws Exception
        //1.获取类对象对应的名称
        String beanName = beanClass.getSimpleName().toLowerCase();
        // 2.根据名称去 singletonObjects 中查看是否有半成品的对象
        if(singletonObjects.containsKey(beanName))
            return (T) singletonObjects.get(beanName);
        
        // 3. singletonObjects 没有半成品的对象，那么就反射实例化对象
        Object obj = beanClass.newInstance();
        // 还没有完整的创建完这个对象就把这个对象存储在了 singletonObjects中
        singletonObjects.put(beanName,obj);
        // 属性填充来补全对象
        Field[] declaredFields = obj.getClass().getDeclaredFields();
        // 遍历处理
        for (Field field : declaredFields) 
            field.setAccessible(true); // 针对private修饰
            // 获取成员变量 对应的类对象
            Class<?> fieldClass = field.getType();
            // 获取对应的 beanName
            String fieldBeanName = fieldClass.getSimpleName().toLowerCase();
            // 给成员变量赋值 如果 singletonObjects 中有半成品就获取，否则创建对象
            field.set(obj,singletonObjects.containsKey(fieldBeanName)?
                    singletonObjects.get(fieldBeanName):getBean(fieldClass));
        
        return (T) obj;
    


class CircularTest1
    private CircularTest2 circularTest2;

    public CircularTest2 getCircularTest2() 
        return circularTest2;
    

    public void setCircularTest2(CircularTest2 circularTest2) 
        this.circularTest2 = circularTest2;
    


class CircularTest2
    private CircularTest1 circularTest1;

    public CircularTest1 getCircularTest1() 
        return circularTest1;
    

    public void setCircularTest1(CircularTest1 circularTest1) 
        this.circularTest1 = circularTest1;

运行程序你会发现问题完美的解决了

在上面的方法中的核心是getBean方法，Test1 创建后填充属性时依赖Test2，那么就去创建 Test2，在创建 Test2 开始填充时发现依赖于 Test1，但此时 Test1 这个半成品对象已经存放在缓存到 singletonObjects 中了，所以Test2可以正常创建，在通过递归把 Test1 也创建完整了。

最后总结下该案例解决的本质：

5. Spring循环依赖

然后我们再来看看Spring中是如何解决循环依赖问题的呢？刚刚上面的案例中的对象的生命周期的核心就两个

而Spring创建Bean的生命周期中涉及到的方法就很多了。下面是简单列举了对应的方法

基于前面案例的了解，我们知道肯定需要在调用构造方法方法创建完成后再暴露对象，在Spring中提供了三级缓存来处理这个事情，对应的处理节点如下图：

对应到源码中具体处理循环依赖的流程如下：

上面就是在Spring的生命周期方法中和循环依赖出现相关的流程了。那么源码中的具体处理是怎么样的呢？我们继续往下面看。

首先在调用构造方法的后会放入到三级缓存中

下面就是放入三级缓存的逻辑

	protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) 
		Assert.notNull(singletonFactory, "Singleton factory must not be null");
		// 使用singletonObjects进行加锁，保证线程安全
		synchronized (this.singletonObjects) 
			// 如果单例对象的高速缓存【beam名称-bean实例】没有beanName的对象
			if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) 
				// 将beanName,singletonFactory放到单例工厂的缓存【bean名称 - ObjectFactory】
				this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);
				// 从早期单例对象的高速缓存【bean名称-bean实例】 移除beanName的相关缓存对象
				this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
				// 将beanName添加已注册的单例集中
				this.registeredSingletons.add(beanName);

然后在填充属性的时候会存入二级缓存中

earlySingletonObjects.put(beanName,bean);
registeredSingletons.add(beanName);

最后把创建的对象保存在了一级缓存中

	protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) 
		synchronized (this.singletonObjects) 
			// 将映射关系添加到单例对象的高速缓存中
			this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject);
			// 移除beanName在单例工厂缓存中的数据
			this.singletonFactories.remove(beanName);
			// 移除beanName在早期单例对象的高速缓存的数据
			this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
			// 将beanName添加到已注册的单例集中
			this.registeredSingletons.add(beanName);