我們都知道 Spring 是通過(guò)三級(jí)緩存來(lái)解決循環(huán)依賴的，但是解決循環(huán)依賴真的需要使用到三級(jí)緩沖嗎？只使用兩級(jí)緩存是否可以呢？本篇文章就 Spring 是如何使用三級(jí)緩存解決循環(huán)依賴作為引子，驗(yàn)證兩級(jí)緩存是否可以解決循環(huán)依賴。

循環(huán)依賴

既然要解決循環(huán)依賴，那么就要知道循環(huán)依賴是什么。如下圖所示：

通過(guò)上圖，我們可以看出：

• A 依賴于 B
• B 依賴于 C
• C 依賴于 A

public class A {
  private B b;
}

public class B {
  private C c;
}

public class C {
  private A a;
}

這種依賴關(guān)系形成了一種閉環(huán)，從而造成了循環(huán)依賴的局面。

下面是未解決循環(huán)依賴的常規(guī)步驟：

• 實(shí)例化 A，此時(shí) A 還未完成屬性填充和初始化方法（@PostConstruct）的執(zhí)行。
• A 對(duì)象發(fā)現(xiàn)需要注入 B 對(duì)象，但是容器中并沒有 B 對(duì)象（如果對(duì)象創(chuàng)建完成并且屬性注入完成和執(zhí)行完初始化方法就會(huì)放入容器中）。
• 實(shí)例化 B，此時(shí) B 還未完成屬性填充和初始化方法（@PostConstruct）的執(zhí)行。
• B 對(duì)象發(fā)現(xiàn)需要注入 C 對(duì)象，但是容器中并沒有 C 對(duì)象。
• 實(shí)例化 C，此時(shí) C 還未完成屬性填充和初始化方法（@PostConstruct）的執(zhí)行。
• C 對(duì)象發(fā)現(xiàn)需要注入 A 對(duì)象，但是容器中并沒有 A 對(duì)象。
• 重復(fù)步驟 1。

三級(jí)緩存

Spring 解決循環(huán)依賴的核心就是提前暴露對(duì)象，而提前暴露的對(duì)象就是放置于第二級(jí)緩存中。下表是三級(jí)緩存的說(shuō)明：

所有被 Spring 管理的 Bean，最終都會(huì)存放在 singletonObjects 中，這里面存放的 Bean 是經(jīng)歷了所有生命周期的（除了銷毀的生命周期），完整的，可以給用戶使用的。

earlySingletonObjects 存放的是已經(jīng)被實(shí)例化，但是還沒有注入屬性和執(zhí)行 init 方法的 Bean。

singletonFactories 存放的是生產(chǎn) Bean 的工廠。

Bean 都已經(jīng)實(shí)例化了，為什么還需要一個(gè)生產(chǎn) Bean 的工廠呢？這里實(shí)際上是跟 AOP 有關(guān)，如果項(xiàng)目中不需要為 Bean 進(jìn)行代理，那么這個(gè) Bean 工廠就會(huì)直接返回一開始實(shí)例化的對(duì)象，如果需要使用 AOP 進(jìn)行代理，那么這個(gè)工廠就會(huì)發(fā)揮重要的作用了，這也是本文需要重點(diǎn)關(guān)注的問題之一。

解決循環(huán)依賴

Spring 是如何通過(guò)上面介紹的三級(jí)緩存來(lái)解決循環(huán)依賴的呢？這里只用 A，B 形成的循環(huán)依賴來(lái)舉例：

• 實(shí)例化 A，此時(shí) A 還未完成屬性填充和初始化方法（@PostConstruct）的執(zhí)行，A 只是一個(gè)半成品。
• 為 A 創(chuàng)建一個(gè) Bean 工廠，并放入到 singletonFactories 中。
• 發(fā)現(xiàn) A 需要注入 B 對(duì)象，但是一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)緩存均為發(fā)現(xiàn)對(duì)象 B。
• 實(shí)例化 B，此時(shí) B 還未完成屬性填充和初始化方法（@PostConstruct）的執(zhí)行，B 只是一個(gè)半成品。
• 為 B 創(chuàng)建一個(gè) Bean 工廠，并放入到 singletonFactories 中。
• 發(fā)現(xiàn) B 需要注入 A 對(duì)象，此時(shí)在一級(jí)、二級(jí)未發(fā)現(xiàn)對(duì)象 A，但是在三級(jí)緩存中發(fā)現(xiàn)了對(duì)象 A，從三級(jí)緩存中得到對(duì)象 A，并將對(duì)象 A 放入二級(jí)緩存中，同時(shí)刪除三級(jí)緩存中的對(duì)象 A。（注意，此時(shí)的 A 還是一個(gè)半成品，并沒有完成屬性填充和執(zhí)行初始化方法）
• 將對(duì)象 A 注入到對(duì)象 B 中。
• 對(duì)象 B 完成屬性填充，執(zhí)行初始化方法，并放入到一級(jí)緩存中，同時(shí)刪除二級(jí)緩存中的對(duì)象 B。（此時(shí)對(duì)象 B 已經(jīng)是一個(gè)成品）
• 對(duì)象 A 得到對(duì)象 B，將對(duì)象 B 注入到對(duì)象 A 中。（對(duì)象 A 得到的是一個(gè)完整的對(duì)象 B）
• 對(duì)象 A 完成屬性填充，執(zhí)行初始化方法，并放入到一級(jí)緩存中，同時(shí)刪除二級(jí)緩存中的對(duì)象 A。

我們從源碼中來(lái)分析整個(gè)過(guò)程：

創(chuàng)建 Bean 的方法在 AbstractAutowireCapableBeanFactory::doCreateBean()

protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, Object[] args) throws BeanCreationException {
  BeanWrapper instanceWrapper = null;
  
  if (instanceWrapper == null) {
    // ① 實(shí)例化對(duì)象
    instanceWrapper = this.createBeanInstance(beanName, mbd, args);
  }

  final Object bean = instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedInstance() : null;
  Class<?> beanType = instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedClass() : null;
  
  // ② 判斷是否允許提前暴露對(duì)象，如果允許，則直接添加一個(gè) ObjectFactory 到三級(jí)緩存
  boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
        isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
  if (earlySingletonExposure) {
    // 添加三級(jí)緩存的方法詳情在下方
    addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
  }

  // ③ 填充屬性
  this.populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
  // ④ 執(zhí)行初始化方法，并創(chuàng)建代理
  exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
  
  return exposedObject;
}

添加三級(jí)緩存的方法如下：

protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
  Assert.notNull(singletonFactory, "Singleton factory must not be null");
  synchronized (this.singletonObjects) {
    if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) { // 判斷一級(jí)緩存中不存在此對(duì)象
      this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory); // 添加至三級(jí)緩存
      this.earlySingletonObjects.remove(beanName); // 確保二級(jí)緩存沒有此對(duì)象
      this.registeredSingletons.add(beanName);
    }
  }
}

@FunctionalInterface
public interface ObjectFactory<T> {
  T getObject() throws BeansException;
}

通過(guò)這段代碼，我們可以知道 Spring 在實(shí)例化對(duì)象的之后，就會(huì)為其創(chuàng)建一個(gè) Bean 工廠，并將此工廠加入到三級(jí)緩存中。

因此，Spring 一開始提前暴露的并不是實(shí)例化的 Bean，而是將 Bean 包裝起來(lái)的 ObjectFactory。為什么要這么做呢？

這實(shí)際上涉及到 AOP，如果創(chuàng)建的 Bean 是有代理的，那么注入的就應(yīng)該是代理 Bean，而不是原始的 Bean。但是 Spring 一開始并不知道 Bean 是否會(huì)有循環(huán)依賴，通常情況下（沒有循環(huán)依賴的情況下），Spring 都會(huì)在完成填充屬性，并且執(zhí)行完初始化方法之后再為其創(chuàng)建代理。但是，如果出現(xiàn)了循環(huán)依賴的話，Spring 就不得不為其提前創(chuàng)建代理對(duì)象，否則注入的就是一個(gè)原始對(duì)象，而不是代理對(duì)象。因此，這里就涉及到應(yīng)該在哪里提前創(chuàng)建代理對(duì)象？

Spring 的做法就是在 ObjectFactory 中去提前創(chuàng)建代理對(duì)象。它會(huì)執(zhí)行 getObject() 方法來(lái)獲取到 Bean。實(shí)際上，它真正執(zhí)行的方法如下：

protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {
  Object exposedObject = bean;
  if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
    for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
      if (bp instanceof SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) {
        SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
        // 如果需要代理，這里會(huì)返回代理對(duì)象；否則返回原始對(duì)象
        exposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
      }
    }
  }
  return exposedObject;
}

因?yàn)樘崆斑M(jìn)行了代理，避免對(duì)后面重復(fù)創(chuàng)建代理對(duì)象，會(huì)在 earlyProxyReferences 中記錄已被代理的對(duì)象。

public abstract class AbstractAutoProxyCreator extends ProxyProcessorSupport
    implements SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor, BeanFactoryAware {
  @Override
  public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
    Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
    // 記錄已被代理的對(duì)象
    this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
    return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
  }
}

通過(guò)上面的解析，我們可以知道 Spring 需要三級(jí)緩存的目的是為了在沒有循環(huán)依賴的情況下，延遲代理對(duì)象的創(chuàng)建，使 Bean 的創(chuàng)建符合 Spring 的設(shè)計(jì)原則。

如何獲取依賴

我們目前已經(jīng)知道了 Spring 的三級(jí)依賴的作用，但是 Spring 在注入屬性的時(shí)候是如何去獲取依賴的呢？

他是通過(guò)一個(gè) getSingleton() 方法去獲取所需要的 Bean 的。

protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
  // 一級(jí)緩存
  Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
  if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
    synchronized (this.singletonObjects) {
      // 二級(jí)緩存
      singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
      if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
        // 三級(jí)緩存
        ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
        if (singletonFactory != null) {
          // Bean 工廠中獲取 Bean
          singletonObject = singletonFactory.getObject();
          // 放入到二級(jí)緩存中
          this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
          this.singletonFactories.remove(beanName);
        }
      }
    }
  }
  return singletonObject;
}

當(dāng) Spring 為某個(gè) Bean 填充屬性的時(shí)候，它首先會(huì)尋找需要注入對(duì)象的名稱，然后依次執(zhí)行 getSingleton() 方法得到所需注入的對(duì)象，而獲取對(duì)象的過(guò)程就是先從一級(jí)緩存中獲取，一級(jí)緩存中沒有就從二級(jí)緩存中獲取，二級(jí)緩存中沒有就從三級(jí)緩存中獲取，如果三級(jí)緩存中也沒有，那么就會(huì)去執(zhí)行 doCreateBean() 方法創(chuàng)建這個(gè) Bean。

二級(jí)緩存

我們現(xiàn)在已經(jīng)知道，第三級(jí)緩存的目的是為了延遲代理對(duì)象的創(chuàng)建，因?yàn)槿绻麤]有依賴循環(huán)的話，那么就不需要為其提前創(chuàng)建代理，可以將它延遲到初始化完成之后再創(chuàng)建。

既然目的只是延遲的話，那么我們是不是可以不延遲創(chuàng)建，而是在實(shí)例化完成之后，就為其創(chuàng)建代理對(duì)象，這樣我們就不需要第三級(jí)緩存了。因此，我們可以將addSingletonFactory() 方法進(jìn)行改造。

protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
  Assert.notNull(singletonFactory, "Singleton factory must not be null");
  synchronized (this.singletonObjects) {
    if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) { // 判斷一級(jí)緩存中不存在此對(duì)象
      object o = singletonFactory.getObject(); // 直接從工廠中獲取 Bean
      this.earlySingletonObjects.put(beanName, o); // 添加至二級(jí)緩存中
      this.registeredSingletons.add(beanName);
    }
  }
}

這樣的話，每次實(shí)例化完 Bean 之后就直接去創(chuàng)建代理對(duì)象，并添加到二級(jí)緩存中。測(cè)試結(jié)果是完全正常的，Spring 的初始化時(shí)間應(yīng)該也是不會(huì)有太大的影響，因?yàn)槿绻?Bean 本身不需要代理的話，是直接返回原始 Bean 的，并不需要走復(fù)雜的創(chuàng)建代理 Bean 的流程。

結(jié)論

測(cè)試證明，二級(jí)緩存也是可以解決循環(huán)依賴的。為什么 Spring 不選擇二級(jí)緩存，而要額外多添加一層緩存呢？

如果 Spring 選擇二級(jí)緩存來(lái)解決循環(huán)依賴的話，那么就意味著所有 Bean 都需要在實(shí)例化完成之后就立馬為其創(chuàng)建代理，而 Spring 的設(shè)計(jì)原則是在 Bean 初始化完成之后才為其創(chuàng)建代理。所以，Spring 選擇了三級(jí)緩存。但是因?yàn)檠h(huán)依賴的出現(xiàn)，導(dǎo)致了 Spring 不得不提前去創(chuàng)建代理，因?yàn)槿绻惶崆皠?chuàng)建代理對(duì)象，那么注入的就是原始對(duì)象，這樣就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。

到此這篇關(guān)于淺談Spring 解決循環(huán)依賴必須要三級(jí)緩存嗎的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Spring  循環(huán)依賴三級(jí)緩存內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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