Spring中的循环依赖

一、什么是循环依赖?

例如,就是A对象依赖了B对象,B对象依赖了A对象。

// A依赖了B
	class A{ 
		public B b;
	} 

	// B依赖了A
	class B{ 
		public A a;
	}

如果不考虑Spring,循环依赖并不是问题,因为对象之间相互依赖是很正常的事情。
比如:

A a = new A();
	B b = new B();

	a.b = b;
	b.a = a;

这样,A,B就依赖上了。

但是,在 Spring 中循环依赖就是一个问题了,因为,在 Spring 中,一个对象并不是简单 new 出来了,而是会经过一系列的 Bean 的生命周期,就是因为 Bean 的生命周期所以才会出现循环依赖问题。当然,在 Spring 中,出现循环依赖的场景很多,有的场景 Spring 自动帮我们解决了,而有的场景则需要程序员来解决。

要明白Spring中的循环依赖,得先明白Spring中Bean的生命周期。

二、Bean的生命周期

2.1 Spring Bean 的生命周期

具体看这篇博客–>> Spring Bean 的生命周期

2.2 Bean 的生成步骤

被 Spring 管理的对象叫做 Bean 。Bean的生成步骤如下:

  1. Spring 扫描 class 得到 BeanDefinition;
  2. 根据得到的 BeanDefinition 去生成 bean;
  3. 首先根据 class 推断构造方法;
  4. 根据推断出来的构造方法,反射,得到一个对象(暂时叫做原始对象);
  5. 填充原始对象中的属性(依赖注入);
  6. 如果原始对象中的某个方法被 AOP 了,那么则需要根据原始对象生成一个代理对象;
  7. 把最终生成的代理对象放入单例池(源码中叫做 singletonObjects)中,下次 getBean 时就直接从单例池拿即可;

对于 Spring 中的 Bean 的生成过程,步骤还是很多的,并且不仅仅只有上面的7步,还有很多很多,这里不详细说了。

我们可以发现,在得到一个原始对象后,Spring 需要给对象中的属性进行依赖注入,那么这个注入过程是怎样的?

比如上文说的 A 类,A 类中存在一个 B 类的 b 属性,所以,当 A 类生成了一个原始对象之后,就会去给 b 属性去赋值,此时就会根据 b 属性的类型和属性名去 BeanFactory 中去获取 B 类所对应的单例bean。

1. 如果此时 BeanFactory 中存在 B 对应的 Bean,那么直接拿来赋值给 b 属性;
2. 如果此时 BeanFactory 中不存在 B 对应的 Bean,则需要生成一个 B 对应的 Bean,然后赋值给 b属性。

问题就出现在「第二种」情况,如果此时 B 类在 BeanFactory 中还没有生成对应的 Bean,那么就需要去生成,就会经过 B 的 Bean 的生命周期。

那么在创建 B 类的 Bean 的过程中,如果 B 类中存在一个 A 类的 a 属性,那么在创建 B 的 Bean 的过程中就需要 A 类对应的 Bean,但是,触发 B 类 Bean 的创建的条件是 A 类 Bean 在创建过程中的依赖注入,所以这里就出现了循环依赖:

A Bean创建–>依赖了 B 属性–>触发 B Bean创建—>B 依赖了 A 属性—>需要 A Bean(但A Bean还在创建过程中)

从而导致 A Bean 创建不出来,B Bean 也创建不出来。

这是循环依赖的场景,但是上文说了,在 Spring 中,通过某些机制帮开发者解决了部分循环依赖的问题,这个机制就是「三级缓存」。

三、三级缓存

  • 一级缓存为:singletonObjects;
  • 二级缓存为:earlySingletonObjects;
  • 三级缓存为:singletonFactories;
/** Cache of singleton objects: bean name –> bean instance */
private final Map singletonObjects = new ConcurrentHashMap(256);

/** Cache of singleton factories: bean name –> ObjectFactory */
private final Map> singletonFactories = new HashMap>(16);

/** Cache of early singleton objects: bean name –> bean instance */
private final Map earlySingletonObjects = new HashMap(16);

3.1三个缓存分别有什么作用

singletonObjects中缓存的是已经经历了完整生命周期的bean对象。

earlySingletonObjects比 singletonObjects 多了一个 early ,表示缓存的是早期的 bean对象。早期指的是 Bean 的生命周期还没走完就把这个 Bean 放入了 earlySingletonObjects。

singletonFactories中缓存的是 ObjectFactory,表示对象工厂,用来创建某个对象的。

四、思路分析

上文分析得到,之所以产生循环依赖的问题

主要是:A创建时—>需要B---->B去创建—>需要A,从而产生了循环。
在这里插入图片描述
那么如何打破这个循环,加个缓存就可以了

在这里插入图片描述
A 的 Bean 在创建过程中,在进行依赖注入之前,先把 A 的原始 Bean 放入缓存(提早暴露,只要放到缓存了,其他 Bean 需要时就可以从缓存中拿了),放入缓存后,再进行依赖注入,此时 A 的Bean 依赖了 B 的 Bean 。

如果 B 的 Bean 不存在,则需要创建 B 的 Bean,而创建 B 的 Bean 的过程和 A 一样,也是先创建一个 B 的原始对象,然后把 B 的原始对象提早暴露出来放入缓存中,然后在对 B 的原始对象进行依赖注入 A,此时能从缓存中拿到 A 的原始对象(虽然是 A 的原始对象,还不是最终的 Bean),B 的原始对象依赖注入完了之后,B 的生命周期结束,那么 A 的生命周期也能结束。

因为整个过程中,都只有一个 A 原始对象,所以对于 B 而言,就算在属性注入时,注入的是 A 原始对
象,也没有关系,因为A 原始对象在后续的生命周期中在堆中没有发生变化

4.1 为什么 Spring 中还需要 singletonFactories 呢?

从上面这个分析过程中可以得出,只需要一个缓存就能解决循环依赖了,那么为什么 Spring 中还需要 singletonFactories 呢?

基于上面的场景思考一个问题:

如果 A 的原始对象注入给 B 的属性之后,A 的原始对象进行了 AOP 产生了一个代理对象,此时就会出现,对于 A 而言,它的 Bean 对象其实应该是 AOP 之后的代理对象,而 B 的 a 属性对应的并不是 AOP 之后的代理对象,这就产生了冲突。

B 依赖的 A 和最终的 A 不是同一个对象。

那么如何解决这个问题?这个问题可以说没有办法解决。因为在一个 Bean 的生命周期最后,Spring提供了 BeanPostProcessor 可以去对 Bean 进行加工,这个加工不仅仅只是能修改 Bean 的属性值,也可以替换掉当前 Bean 。

在BeanPostProcessor 中可以完全替换掉某个 beanName 对应的 bean 对象

而 BeanPostProcessor 的执行在 Bean 的生命周期中是处于属性注入之后的,循环依赖是发生在属性注入过程中的,所以很有可能导致,注入给 B 对象的 A 对象和经历过完整生命周期之后的 A 对象,不是一个对象。这就是有问题的。

所以在这种情况下的循环依赖,Spring 是解决不了的,因为在属性注入时,Spring 也不知道 A 对象后续会经过哪些 BeanPostProcessor 以及会对 A 对象做什么处理。

五、Spring解决了哪种情况下的循环依赖

虽然上面的情况可能发生,但是肯定发生得很少。某个 beanName 对应的最终对象和原始对象不是一个对象却会经常出现,这就是 AOP 。

AOP 就是通过一个 BeanPostProcessor 来实现的,在 Spring 中 AOP 利用的要么是 JDK 动态代理,要么 CGLib 的动态代理,所以如果给一个类中的某个方法设置了切面,那么这个类最终就需要生成一个代理对象。

一般过程就是:A 类—>生成一个普通对象–>属性注入–>基于切面生成一个代理对象–>把代理对象
放入 singletonObjects 单例池中。

在这里插入图片描述

而 AOP 可以说是 Spring 中除开 IOC 的另外一大功能,而循环依赖又是属于 IOC 范畴的,所以这两大功能想要并存,Spring 需要特殊处理。

如何处理的,就是利用了第三级缓存 singletonFactories

首先,singletonFactories 中存的是某个 beanName 对应的 ObjectFactory,在 bean 的生命周期中,生成完原始对象之后,就会构造一个 ObjectFactory 存入 singletonFactories 中。
在这里插入图片描述

5.1 ObjectFactory

这个 ObjectFactory 是一个函数式接口,支持Lambda表达式:() ->getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean)

上面的Lambda表达式就是一个ObjectFactory,执行该Lambda表达式就会去执行getEarlyBeanReference方法,而该方法如下:
在这里插入图片描述
该方法会去执行SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor中的getEarlyBeanReference方法,而这个接口下的实现类中只有两个类实现了这个方法,一个是AbstractAutoProxyCreator,一个是InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter,它的实现如下:

InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter
在这里插入图片描述

AbstractAutoProxyCreator
在这里插入图片描述
由上图可以得知,在整个Spring中,默认就只有AbstractAutoProxyCreator真正意义上实现了getEarlyBeanReference方法,而该类就是用来进行AOP的

六、getEarlyBeanReference方法

在这里插入图片描述
首先得到一个cachekey,cachekey就是beanName。然后把beanName和bean(这是原始对象)存入 earlyProxyReferences 中。调用 wrapIfNecessary 进行AOP,得到一个代理对象。

那么什么时候会调用 getEarlyBeanReference 方法呢?让我们继续看如下这张图。
在这里插入图片描述
图中的 ObjectFactory 就是上文说的 labmda 表达式,中间有 getEarlyBeanReference 方法。

注意存入 singletonFactories 时并不会执行 lambda 表达式,也就是不会执行getEarlyBeanReference 方法。

从 singletonFactories 根据 beanName 得到一个 ObjectFactory ,然后执行 ObjectFactory ,也就是执行 getEarlyBeanReference 方法,此时会得到一个 A 原始对象经过 AOP 之后的代理对象,然后把该代理对象放入 earlySingletonObjects 中。

此时并没有把代理对象放入 singletonObjects 中,那什么时候放入到 singletonObjects 中呢?

此时,我们只得到了 A 原始对象的代理对象,这个对象还不完整,因为 A 原始对象还没有进行属性填充,所以此时不能直接把A的代理对象放入 singletonObjects 中,所以只能把代理对象放入earlySingletonObjects 。

假设现在有其他对象依赖了 A,那么则可以从 earlySingletonObjects 中得到 A 原始对象的代理对象了,并且是A的同一个代理对象。

当 B 创建完了之后,A 继续进行生命周期,而 A 在完成属性注入后,会按照它本身的逻辑去进行AOP,而此时我们知道 A 原始对象已经经历过了 AOP ,所以对于 A 本身而言,不会再去进行 AOP了,那么怎么判断一个对象是否经历过了 AOP 呢?

会利用上文提到的 earlyProxyReferences,在 AbstractAutoProxyCreator 的 postProcessAfterInitialization 方法中,会去判断当前 beanName 是否
在 earlyProxyReferences,如果在则表示已经提前进行过 AO P了,无需再次进行 AOP。

对于 A 而言,进行了 AOP 的判断后,以及 BeanPostProcessor 的执行之后,就需要把 A 对应的对象放入 singletonObjects 中了,但是我们知道,应该是要 A 的代理对象放入 singletonObjects 中,所以此时需要从 earlySingletonObjects 中得到代理对象,然后入 singletonObjects 中。

至此,整个循环依赖解决完毕。

七、总结

总结一下三级缓存:

  1. singletonObjects」:缓存某个 beanName 对应的经过了完整生命周期的bean;
  2. earlySingletonObjects」:缓存提前拿原始对象进行了 AOP 之后得到的代理对象,原始对象还没有进行属性注入和后续的 BeanPostProcesso r等生命周期;
  3. singletonFactories」:缓存的是一个 ObjectFactory ,主要用来去生成原始对象进行了 AOP之后得到的「代理对象」,在每个 Bean 的生成过程中,都会提前暴露一个工厂,这个工厂可能用到,也可能用不到,如果没有出现循环依赖依赖本 bean,那么这个工厂无用,本 bean 按照自己的生命周期执行,执行完后直接把本 bean 放入 singletonObjects 中即可,如果出现了循环依赖依赖了本 bean,则另外那个 bean 执行 ObjectFactory 提交得到一个 AOP 之后的代理对象(如果有 AOP 的话,如果无需 AOP ,则直接得到一个原始对象)。

转自:https://blog.csdn.net/weixin_44129618/article/details/122839774

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