说透 Spring循环依赖和3级缓存

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我是靠谱客的博主斯文鸵鸟，最近开发中收集的这篇文章主要介绍说透 Spring循环依赖和3级缓存，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

Bean加载的总体流程

FactoryBean的使用

地位：FactoryBean接口是Spring重要的拓展接口

用途：用于复杂的初始化或者框架集成

使用：

自定义类继承接口FactoryBean

原理：spring的getBean方法会回调FactoryBean的getObject方法

缓存中获取单例bean

说明下3级缓存指的是什么：

map的名称	完整性	几级缓存
singletonObjects	完整的bean（就是我们最终使用的）	第一级缓存
earlySingletonObjects	半完整的bean（循环依赖时会出现）	第二级缓存
singletonFactories	工厂bean（使用FactoryBean接口会出现）	第三级缓存

从3级缓存中获取bean，原则是第一级没有去第二级，第二级没有去第三极查找。

protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
    // 从第一级缓存中查找
    Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
    if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
        // 从第二级缓存中查找
        singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
        if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
            // 加锁
            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);
                    // 加锁之后需要重新检查 第一级缓存、第二级缓存（保证多线程下的原子性）
                    if (singletonObject == null) {
                        // 从第三极缓存中查找
                        ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
                        if (singletonFactory != null) {

                            // 调用工厂方法【1、工厂模式下会调用；2、循环依赖下会调用】
                            singletonObject = singletonFactory.getObject();

                            this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
                            // 从singletonFactories中remove掉这个ObjectFactory
                            this.singletonFactories.remove(beanName);
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
    return singletonObject;
}

从bean的实例中获取对象

ObjectFactory 与 FactoryBean接口的比较

相同点：都有getObject方法

不同点：作用完全不相同。

	ObjectFactory	FactoryBean
相同点	有getObject方法	有getObject方法
不同点	用于“第三级缓存”，即singletonFactories	1、用于复杂bean的初始化2、用于框架集成(如mybatis与spring)

不同点体现的代码：

ObjectFactory

AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean方法的代码片段（功能：加入第三极缓存）

// 默认下每个bean都会进入这个方法
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
        isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
if (earlySingletonExposure) {
    addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}

DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton方法代码片段（功能：查找3级缓存）

// 从第三极缓存中查找
ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
if (singletonFactory != null) {

    // 调用工厂方法【1、工厂模式下会调用；2、循环依赖下会调用】
    singletonObject = singletonFactory.getObject();

    this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
    // 从singletonFactories中remove掉这个ObjectFactory
    this.singletonFactories.remove(beanName);
}

FactoryBean

FactoryBean起作用的调用链路：

getBean —> AbstractBeanFactory#getObjectForBeanInstance —> FactoryBeanRegistrySupport#getObjectFromFactoryBean —> doGetObjectFromFactoryBean

// 代码片段

private Object doGetObjectFromFactoryBean(FactoryBean<?> factory, String beanName) throws BeanCreationException {
    // 执行FactoryBean的getObject方法。
    /**
     * 注意：跟函数式接口ObjectFactory的定义非常相似（在getBean方法中出现，getObject的作用是定义模板方法中的特殊操作）
     * [T getObject() throws BeansException;] 与 [T getObject() throws Exception;]
     */
    Object object = factory.getObject();
    return object;
}

获取单例

描述的DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton(String, ObjectFactory<?>)方法

1、检查缓存是否已经加载过

2、如没有加载，则记录beanName正在加载的状态

3、加载单例前记录加载状态

4、通过调用参数传入的ObjectFactory的getObject方法完成实例化bean

5、加载单例后的处理方法调用

6、将结果记录至缓存并删除加载bean过程中的所记录的各种辅助状态。

准备创建Bean

循环依赖

要理解spring是如何解决循环依赖的，我们需要先了解我们吧什么定义循环依赖。最简单的，bean1中有一个属性prop2，bean2中有一个属性prop1，prop2指向bean2，prop1指向bean1，这就是一个”最简单“的循环依赖的例子。

上面的例子太简单了，不能满足我们研究spring中3级缓存如何在循环依赖中的作用，所以，我们必须要把例子复杂起来一些。

测试环境准备

1、首先，我们把测试的代码贴出来

Bean_1.java、Bean_2.java、Bean_3.java文件：

@Data
public class Bean_1 {
    private Bean_2 prop_2;
    private Bean_3 prop_3;
}

@Data
public class Bean_2 {
    private Bean_1 prop_1;
}

@Data
public class Bean_3 {
    private Bean_1 prop_1;
}

application.xml文件：

    <bean id="bean_1"
        class="com.firefish.springsourcecodedeepanalysis.cycle.setter.Bean_1"
        scope="singleton">
        <property name="prop_2" ref="bean_2"></property>
        <property name="prop_3" ref="bean_3"></property>
    </bean>

    <bean id="bean_2"
        class="com.firefish.springsourcecodedeepanalysis.cycle.setter.Bean_2"
        scope="singleton">
        <property name="prop_1" ref="bean_1"></property>
    </bean>

    <bean id="bean_3"
        class="com.firefish.springsourcecodedeepanalysis.cycle.setter.Bean_3"
        scope="singleton">
        <property name="prop_1" ref="bean_1"></property>
    </bean>

Main.java文件：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        XmlBeanFactory context = new XmlBeanFactory(new ClassPathResource("com/firefish/springsourcecodedeepanalysis/cycle/setter/application.xml"));
        System.out.println(context.getBean("bean_3"));
    }
}

2、然后，我们把bean的关系也贴出来

3、到这里其实我们就具备了研究3级缓存和循环依赖的条件了，只要运行Main.java。

bean生命周期中关于循环依赖的介绍

循环依赖的解决与bean的生命周期息息相关，我们不得不介绍下与循环依赖关联的一些点。

下面是bean生命周期与循环依赖关系密切的流程：

1、从3层级缓存中查找bean（getSingleton方法）

2、doCreateBean 之前记录"正在加载bean"（beforeSingletonCreation方法）

3、实例化bean（createBeanInstance方法调用构造器）

4、加入到第三级缓存（addSingletonFactory方法）

5、属性填充、初始化、后置处理器（重点是属性填充）

6、结束beanA的创建，移除bean的创建状态

画图演示存在循环依赖下，bean在3级缓存中的迁移过程

以上面的代码为实例，在循环依赖下，下面将用图片的形式展示bean_1、bean_2、bean_3在bean生命周期执行过程中如何通过3级缓存解决循环依赖问题。

1、从3层级缓冲中查找bean_3，发现找不到，则创建bean_3；先记录bean_3正在创建中的状态，实例化bean_3，把bean_3加入第三级缓存中

2、对bean_3进行属性填充，发现依赖prop_1，进而去创建bean_1

3、从3层级缓冲中查找bean_1，发现找不到，则创建bean_1；先记录bean_1正在创建中的状态，实例化bean_1，把bean_1加入第三级缓存中

4、对bean_1进行属性填充，发现依赖prop_2、prop_3；依据属性填充的先后顺序，先getBean_2，后getBean_3；进而就去创建bean_2

5、从3层级缓冲中查找bean_2，发现找不到，则创建bean_2；先记录bean_2正在创建中的状态，实例化bean_2，把bean_2加入第三级缓存中

6、对bean_2进行属性填充，发现依赖prop_1；进而去getBean_1

7、发现bean_1已经在创建中了，从3级缓冲的第三级缓存中可以找到bean_1了，调用bean_1的getObject方法（这里完成应用SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor接口处理器来增强原始bean的功能。aop就是通过这个实现的）。从这里开始似乎开始循环依赖的结束了…。

8、把可能增强后的bean_1加入到第二级缓存中（为什么？？？），现在的情况如下图了。