人人都能看懂的Spring源码解析，Spring如何解决循环依赖

Posted 2023-03-16 黄俊懿

人人都能看懂的Spring源码解析，Spring如何解决循环依赖

• 原理解析
• • 什么是循环依赖
  • 循环依赖会有什么问题？
  • 如何解决循环依赖
  • • 问题的根本原因
    • 如何解决
  • 为什么需要三级缓存？
  • Spring的三级缓存
• 源码走读
• • Spring的三级缓存
  • 提前暴露
  • getSingleton方法
• 总结

往期内容：

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原理解析

什么是循环依赖

两个Bean，BeanA和BeanB，它们都有一个引用指向对方，这就是最简单的循环依赖。还有更复杂的循环依赖，涉及到多个bean，只要其中形成环，就是循环依赖。

循环依赖会有什么问题？

如果Spring不对这种情况做处理，那么在进行依赖注入的时候就会出现死循环。

如何解决循环依赖

问题的根本原因

要解决循环依赖的问题，首先就要分析导致这个问题的根本原因。

因为上面是假设Spring只有一个缓存，那就是单例缓存池，而且该缓存池是用于存放已初始化完成的bean，而没有完成依赖注入的bean不算是初始化完成的bean，所以不会放入单例缓存池中。

所以beanA依赖beanB时，只能实例化一个beanB，然后对其进行依赖注入，而beanB又依赖了beanA，所以又只能实例化一个beanA，对其进行依赖注入，这样就没完没了了。

如何解决

解决办法就是多增加一个缓存（二级缓存），用于存放已经实例化但是未完成初始化的bean。因为增加了一个二级缓存，在bean被实例化的之后就预先放入到该二级缓存中，那么在后续其他bean进行依赖注入的时候，发现依赖了该bean，然后检查到二级缓存中有，就不需要往下进行实例化。

比如上图，在第二次getBean(beanA)的时候，二级缓存中已经存放了beanA，因此不会往下再次进行beanA的实例化，而是直接从缓存中取，死循环因此就解决了。

为什么需要三级缓存？

那看起来搞两级缓存就能解决问题，但是Spring实际上是有三级缓存的，那为什么Spring需要搞三级缓存呢？

那是因为Spring要处理AOP，我们可以想一想，如果只有两级缓存，要怎么同时处理循环依赖和AOP呢？

此时就要在每个bean实例化后，放入二级缓存之前，都要判断一下这个bean是否需要进行AOP处理：如果需要，就要先通过动态代理生成代理对象，放入二级缓存的就是代理对象；如果不需要进行AOP处理，那么就把原始对象放入二级缓存。

这个显然不符合Spring的设计。Spring的设计是把AOP放到依赖注入完成以后，在初始化阶段触发的，而现在却要把AOP的处理提前到实例化之后。

那如果还是要把AOP放到初始化阶段触发，只有涉及到循环依赖的bean才提前进行AOP呢？那就要在每次从二级缓存获取bean的时候，都要判断一下是否需要进行AOP处理，这样就太繁琐了。

因此最好的解决办法就是再加一级缓存，三级缓存。先从二级缓存中取，如果有，直接返回，如果二级缓存没有，再从三级缓存中拿，放入二级缓存，并从三级缓存删除，并且只有从三级缓存中取的时候，才判断是否需要进行AOP处理。

Spring的三级缓存

• singletonObjects：一级缓存，Map<String, Object>类型，key是beanName，value是已初始化完成的bean。
• earlySingletonObjects：二级缓存，Map<String, Object>类型，key是beanName，value是已实例化完成但是未进行初始化的bean。
• singletonFactories：三级缓存，Map<String, ObjectFactory<?>>，key是beanName，value是ObjectFactory<?>类型。ObjectFactory是一个函数式接口，可以视为一个回调函数，里面的逻辑就是调用bean后置处理判断是否需要进行AOP处理，如果需要则进行AOP处理，返回一个代理对象，如果不需要进行AOP处理，则返回原始对象。

源码走读

Spring的三级缓存

上面描述的三级缓存，就是DefaultSingletonBeanRegistry的成员变量。

而DefaultSingletonBeanRegistry又是DefaultListableBeanFactory的祖先类，所以三级缓存就在DefaultListableBeanFactory里面。

提前暴露

AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean方法，首先调用createBeanInstance方法进行bean的实例化。

实例化以后，就是判断是否需要提前暴露（earlySingletonExposure为true），如果需要，则调用addSingletonFactory方法进行提前暴露。

然后下面的populateBean方法里面就是依赖注入的处理，initializeBean方法里面就是bean初始化的处理，这两个方法在前面的文章已经讲过。

需要提前暴露的条件：

• mbd.isSingleton()：是否单例。
• this.allowCircularReferences：是否允许循环依赖，默认为true（但是高版本改成默认为false了，Spring希望我们把代码写的更好，而不是指望Spring来给我们处理循环依赖的问题）。
• isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)：该bean是否正在创建中。

三个条件都满足，就调用addSingletonFactory方法，提前暴露。

addSingletonFactory方法里面，就是把beanName和ObjectFactory类型的对象singletonFactory，放入三级缓存singletonFactories。这里的singletonFactory的就是外面的lambda表达式 () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean)。ObjectFactory是一个函数式接口，里面有一个getObject方法，而singletonFactory的getObject方法就是调用getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean)。

getSingleton方法

一个bean在依赖注入阶段，要处理对别的bean的依赖，会调用beanFactory的getBean方法，尝试从容器中取，getBean方法会先调用getSingleton方法，尝试从三级缓存中取。

1. 首先从第一级缓存取this.singletonObjects.get(beanName)，不是null就返回
2. 如果第一级缓存取到的是null，则从第二级缓存取this.earlySingletonObjects.get(beanName)，不是null就返回
3. 如果第二级缓存取到的还是null，则从第三级缓存取this.singletonFactories.get(beanName)
4. 如果第三级缓存取到的不是null，则调用getObject方法，获取getObject方法返回的对象，放入二级缓存，从三级缓存中删除
5. 如果第三级缓存取到的还是null，就要走创建bean的逻辑

这里的singletonFactory的getObject实现方法，就是addSingletonFactory方法的第二个参数的lambda表达式 () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean)，也就是会调用 getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean) 方法获取返回的对象。

可以看到遍历所有的bean后置处理器，判断如果是SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor类型，就回调getEarlyBeanReference方法，这里会进入到AbstractAutoProxyCreator#getEarlyBeanReference方法。

wrapIfNecessary方法就是判断如果当前bean需要进行AOP处理，则进行动态代理，返回代理对象；如果不需要进行AOP处理，会返回原始对象。

总结

以上就是关于“Spring如何处理循环依赖”的讲解的全部内容。下面做一个简单总结：

• Spring是通过三级缓存解决循环依赖的。一级缓存是singletonObjects；二级缓存是earlySingletonObjects；三级缓存是singletonFactories。
• 一个bean在实例化完成后，在进行依赖注入之前，如果判断满足三个条件（当前bean是一个单例bean，并且允许循环依赖，并且当前bean正在创建中），就会进行提前暴露，放入到第三级缓存中。
• 在依赖注入阶段，会调用beanFactory的getBean方法获取依赖的bean，getBean方法会先调用getSingleton方法尝试从三级缓存中取。
• getSingleton方法先尝试从第一级缓存取，如果没有再从第二级缓存取，如果再没有就从第三级缓存取，如果第三级缓存中有，会调用getObject方法获取返回对象，再放入第二级缓存，从第三级缓存中删除。
• singletonFactory的getObject方法，会调用getEarlyBeanReference方法，里面会调用到AbstractAutoProxyCreator的getEarlyBeanReference方法，判断是否要进行AOP处理，如果需要会进行动态代理返回代理对象，如果不需要，就返回原始对象。