Spring循环依赖实现过程揭秘

时间:2023-02-03 融极人气:0

概述

我们在日常的技术交流中经常会提到Spring循环依赖，听起来挺高大尚的，那Spring到底是如何实现的呢？下面我们就来一一揭秘。

什么是循环依赖

如上图所示，A对象中包含B对象的引用，同时B对象中包含A对象的引用；也就是在创建A的过程中需要同时创建B对象，这就是所谓的循环依赖。

下面是普通对象创建的流程图，也正是循环依赖产生的根因。

可以看到A对象创建依赖B对象创建，B对象创建依赖A对象创建，形成了闭环，造成死循环了。

Spring三级缓存介绍

上图形成了一个闭环，如果想解决这个问题，那么就必须保证不会出现第二次创建A对象这个步骤，也就是说从容器中获取A的时候必须要能够获取到。

Spring中的如何解决的呢？

在Spring中，对象的创建可以分为实例化和初始化，实例化好但未完成初始化的对象是可以直接给其他对象引用的，所以此时可以做一件事，把完成实例化但未初始化的对象提前暴露出去，让其他对象能够进行引用，就完成了这个闭环的解环操作。

这就是常说的提前暴露对象。

spring中的三级缓存分别是什么

在spring源码的DefaultSingletonBeanRegistry.java类中

/**
* 一级缓存
* 用于保存beanName和创建bean实例之间的关系，是已经实例化和初始化完成的bean
*/
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);
/**
* 二级缓存
* 用于保存beanName和创建bean实例之间的关系，与singletonObject的区别是这里面的bean是半成品，只完成实例化没有完成初始化;
* 与singletonFactories的区别是，当一个单例bean被放到这里之后，那么当bean还在创建过程中就可以通过getBean方法获取到，可以方便进行循环依赖的检测。
*/
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(16);
/**
* 三级缓存
* 用于保存beanName和和创建bean的工厂之间的关系，ObjectFactory就是一个Lambda表达式。
*/
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new ConcurrentHashMap<>(16);

三级缓存解决循环依赖流程

示例

@Component
public class A {
    @Autowired
    private B b;
    public B getB() {
        return b;
    }
    public void setB(B b) {
        this.b = b;
    }
}
@Component
public class B {
    @Autowired
    private A a;
    public A getA() {
        return a;
    }
    public void setA(A a) {
        this.a = a;
    }
}
@Configuration
@ComponentScan(basePackages = "com.mashibing.selfcycle")
public class CycleConfig {
}
public class TestCycle {
    public static void main(String[] args) {
        final AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(CycleConfig.class);
        ac.close();
    }
}

关键代码

1、添加A对象工厂到三级缓存

// org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean
// 为避免后期循环依赖，可以在bean初始化完成前将创建实例的ObjectFactory加入工厂
// bean是实例化后的bean对象
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {
	// 默认最终公开的对象是bean,通过createBeanInstance创建出来的普通对象
	Object exposedObject = bean;
	// mbd的systhetic属性：设置此bean定义是否是"synthetic"，一般是指只有AOP相关的pointCut配置或者Advice配置才会将 synthetic设置为true
	// 如果mdb不是synthetic且此工厂拥有InstantiationAwareBeanPostProcessor
	if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
		// 遍历工厂内的所有后处理器
		for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
			// 如果bp是SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor实例
			if (bp instanceof SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) {
				SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
				// 让exposedObject经过每个SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor的包装
				exposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
			}
		}
	}
}

2、填充属性b，从beanFactory中获取b对象

	public Object resolveCandidate(String beanName, Class<?> requiredType, BeanFactory beanFactory)
			throws BeansException {
		return beanFactory.getBean(beanName);
	}

3、添加B对象工厂到三级缓存

源代码流程与《1、添加A对象工厂到三级缓存，A的实例化对象到二级缓存》一致。

4、添加B对象的属性a，从beanFactory中获取a对象

DefaultSingleBeanRegistry.java
@Nullable
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
	// Quick check for existing instance without full singleton lock
	// 从单例对象缓存中获取beanName对应的单例对象
	Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
	// 如果单例对象缓存中没有，并且该beanName对应的单例bean正在创建中
	if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
		//从早期单例对象缓存中获取单例对象（之所称成为早期单例对象，是因为earlySingletonObjects里
		// 的对象的都是通过提前曝光的ObjectFactory创建出来的，还未进行属性填充等操作）
		singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
		// 如果在早期单例对象缓存中也没有，并且允许创建早期单例对象引用
		if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
			// 如果为空，则锁定全局变量并进行处理
			synchronized (this.singletonObjects) {
				// Consistent creation of early reference within full singleton lock
				singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
				if (singletonObject == null) {
					singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
					if (singletonObject == null) {
						// 当某些方法需要提前初始化的时候则会调用addSingletonFactory方法将对应的ObjectFactory初始化策略存储在singletonFactories
						ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
						if (singletonFactory != null) {
							// 如果存在单例对象工厂，则通过工厂创建一个单例对象
							singletonObject = singletonFactory.getObject();
							// 记录在缓存中，二级缓存和三级缓存的对象不能同时存在
							this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
							// 从三级缓存中移除
							this.singletonFactories.remove(beanName);
						}
					}
				}
			}
		}
	}
	return singletonObject;
}

5、添加B对象到一级缓存，同时删除二级、三级缓存

org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#addSingleton

	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);
		}
	}

6、A对象赋值b属性，添加到一级缓存，完成A对象的创建流程图

理论上使用二级缓存就能解决上面的循环依赖问题，为什么要三级缓存呢？

三级缓存存放的是objectFactory，并不是bean对象，也就是说是用来创建bean对象的。对于动态代理对象（比如切面切到的类），需要使用三级缓存来生成代理对象。比如，如果A,B都被切点切中了：

1、A创建时首先生成A的实例化对象a，a对象的ObjectFactory放入三级缓存。

2、填充A对象的属性b时，先实例化B对象b，b对象的ObjectFactory放入三级缓存。

3、b对象填充a属性时，如果发现a需要代理，根据三级缓存生成a的代理对象a1。

4、b对象通过a1填充a属性，在initialBean的时候走的beanPostProcessor方法是，生成b的代理对象b1，同时b1的a属性是a1。

5、a对象从一级缓存获取b1，并填充b属性。

6、a对象在initialBean的时候走的beanPostProcessor方法是，从二级缓存获取a1对象，同时a的b属性是a1。

7、最后一级缓存中存放的就是a1，b1；a1的b属性是b1，b1的a属性是a1。

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