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關(guān)于Spring源碼是如何解決Bean的循環(huán)依賴

 更新時(shí)間:2021年12月14日 10:54:13   作者:弦上的夢(mèng)  
這篇文章主要介紹了關(guān)于Spring源碼是如何解決Bean的循環(huán)依賴,具有很好的參考價(jià)值,希望對(duì)大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教

首先需要明白一點(diǎn),只有scop為(singleton)單例類型的Bean,spring才支持循環(huán)依賴。

scope為(prototype)原型類型的Bean是不支持的,它每次調(diào)用都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的實(shí)例,spring 在實(shí)例化bean的時(shí)候會(huì)先實(shí)例化bean的各種屬性依賴,如果TestA TestB是原型類型且相互依賴則會(huì)出現(xiàn)new TestA 的時(shí)候,先new TestB,然后new TestB的時(shí)候又去new TestA會(huì)出現(xiàn)無限套娃的情況。

兩個(gè)單例testA testB 互相依賴的實(shí)例化過程

Spring容器創(chuàng)建單例“testA”bean

首先根據(jù)無參構(gòu)造器創(chuàng)建bean,并暴露一個(gè)“ObjectFactory”用于返回一個(gè)提前暴露正在創(chuàng)建中的bean,并將“testA”標(biāo)識(shí)符放到“當(dāng)前創(chuàng)建bean池”,然后進(jìn)行setter注入“testB”。

Spring容器創(chuàng)建單例“testB”bean

首先根據(jù)無參構(gòu)造器創(chuàng)建bean,并暴露一個(gè)“ObjectFactory”用于返回一個(gè)提前暴露正在創(chuàng)建中的bean,并將“testB”標(biāo)識(shí)符放到“當(dāng)前創(chuàng)建bean池”,然后進(jìn)行setter注入“testA”,此時(shí)由于通過 暴露"ObjectFactory" 已提前暴露了一個(gè)正在創(chuàng)建中的"testA" bean,所以直接注入,完成testB的創(chuàng)建,注入testA中,再完成testA的創(chuàng)建。

源碼中的實(shí)現(xiàn)方式

首先了解一下創(chuàng)建Bean過程中最重要的三個(gè)map

以下三個(gè)Map均來自于 DefaultSingletonBeanRegistry

Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);
Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);
Map<String, Object> earlySingletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(16);
  • singletonObjects:用于保存BeanName和創(chuàng)建bean實(shí)例之間的關(guān)系,bean name 一> bean instance。
  • singletonFactories:用于保存BeanName和創(chuàng)建bean的工廠之間的關(guān)系,bean name 一>ObjectFactory。
  • earlySingletonObjects:也是保存BeanName和創(chuàng)建bean實(shí)例之間的關(guān)系,與singletonObjects的不同之處在于,當(dāng)一個(gè)單例bean被放到這里面后,那么當(dāng)bean還在創(chuàng)建過程中,就可以通過getBean方法獲取到了,其目的是用來檢測(cè)循環(huán)引用。

總結(jié):后面兩個(gè)Map實(shí)際上就是為了輔助第一個(gè)Map緩存Bean的實(shí)例,完成后數(shù)據(jù)就在后面兩個(gè)Map中清掉了。

測(cè)試代碼:

// 1. 引入依賴,springboot項(xiàng)目只需要這一個(gè)依賴即可測(cè)試
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
// 2. 兩個(gè)測(cè)試類
@Component
public class TestA {
    @Autowired
    private TestB testB;
}
@Component
public class TestB {
    @Autowired
    private TestA testA;
}

注意:下面所有的方法都只是源碼的部分截取,把我認(rèn)為重要的邏輯放在這里的,大家閱讀時(shí),可提前在IDE中打開文中提到的幾個(gè)類,在相應(yīng)方法處,打上斷點(diǎn)可以直接調(diào)試,bean的實(shí)例化過程就一目了然了。

1. AbstractBeanFactory類中g(shù)etBean方法

public <T> T getBean(String name, @Nullable Class<T> requiredType, @Nullable Object... args)
  throws BeansException {
 return doGetBean(name, requiredType, args, false);
}

2. AbstractBeanFactory類中doGetBean方法

// 
// 2.1 從緩存中獲取實(shí)例Bean,第一次肯定沒有,為null
Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
if (sharedInstance != null && args == null) {
 beanInstance = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
}else{
 // Create bean instance.
 if (mbd.isSingleton()) {
  // 2.2 獲取緩存中的實(shí)例
  sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
   try {
    // 2.3 調(diào)用創(chuàng)建Bean實(shí)例的方法
    return createBean(beanName, mbd, args);
   } 
  });
  beanInstance = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
 }
}

3. DefaultSingletonBeanRegistry類中g(shù)etSingleton方法

2.1調(diào)用的就是這里的3.1

// 3.1
@Override
@Nullable
public Object getSingleton(String beanName) {
 return getSingleton(beanName, true);
}
// 3.2
@Nullable
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
 // Quick check for existing instance without full singleton lock
 Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
 if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
  singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
  if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
   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) {
      ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
      if (singletonFactory != null) {
       singletonObject = singletonFactory.getObject();
       this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
       this.singletonFactories.remove(beanName);
      }
     }
    }
   }
  }
 }
 return singletonObject;
}

3.1和3.2后面會(huì)反復(fù)獲取的,第一次因?yàn)閕sSingletonCurrentlyInCreation(beanName)返回false,所以返回null

4. DefaultSingletonBeanRegistry類中g(shù)etSingleton方法

獲取ObjectFactory,2.2就是調(diào)用的這里

public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
 synchronized (this.singletonObjects) {
  Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
  if (singletonObject == null) {
   beforeSingletonCreation(beanName);
   boolean newSingleton = false;
   try {
    // 4.0.1
    singletonObject = singletonFactory.getObject();
    newSingleton = true;
   }
   finally {
    afterSingletonCreation(beanName);
   }
   if (newSingleton) {
    // 4.0.2
    addSingleton(beanName, singletonObject);
   }
  }
  return singletonObject;
 }
}
protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
 synchronized (this.singletonObjects) {
  this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject);
  this.singletonFactories.remove(beanName);
  this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
  this.registeredSingletons.add(beanName);
 }
}

這面重點(diǎn)分析beforeSingletonCreation 、afterSingletonCreation 和 addSingleton這三個(gè)方法

4.1 DefaultSingletonBeanRegistry 中 beforeSingletonCreation方法 和 afterSingletonCreation方法

protected void beforeSingletonCreation(String beanName) {
 if (!this.inCreationCheckExclusions.contains(beanName) && !this.singletonsCurrentlyInCreation.add(beanName)) {
  throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
 }
}
protected void afterSingletonCreation(String beanName) {
 if (!this.inCreationCheckExclusions.contains(beanName) && !this.singletonsCurrentlyInCreation.remove(beanName)) {
  throw new IllegalStateException("Singleton '" + beanName + "' isn't currently in creation");
 }
}

重點(diǎn):這兩個(gè)方法的目的就是為 singletonsCurrentlyInCreation 這個(gè)set集合添加和刪除當(dāng)前創(chuàng)建的Bean,為后續(xù)處理做鋪墊,addSingleton方法主要是對(duì)Bean緩存map的維護(hù)。

4.2 現(xiàn)在回到第4步的4.0.1的方法中,singletonObject = singletonFactory.getObject();這行代碼就是正真獲取實(shí)例對(duì)象的地方,singletonFactory 是怎么拿到的呢,這就要回到第2步的2.3步驟中,通過createBean方法返回了ObjectFactory類型的singletonFactory,下面看createBean是如何創(chuàng)建Bean的:

protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) throws BeanCreationException {  
 try {
  Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
  return beanInstance;
 } 
}
// 看過一些spring源碼的都應(yīng)該明白spring真正做事情的都是以doXXX開頭的,這里也不例外
// 相信大家都已經(jīng)明白真正創(chuàng)建Bean是由doCreateBean方法實(shí)現(xiàn)的,下面我們繼續(xù)分析這個(gè)方法
protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) throws BeanCreationException {
 BeanWrapper instanceWrapper = null;
 if (instanceWrapper == null) {
  instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
 }
 Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
 boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences
  && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
 if (earlySingletonExposure) {
  addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
 }
 Object exposedObject = bean;
 try {
  // 4.3 填充Bean的屬性,依賴bean就是這里初始化的
  populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
  exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
 }
 if (earlySingletonExposure) {
  // 4.4 再次獲取緩存中的實(shí)例,注意這里可以從兩個(gè)緩存處獲取,第一個(gè)是earlySingletonObjects map,第二個(gè)是singletonFactories map獲取
  Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
  if (earlySingletonReference != null) {
   if (exposedObject == bean) {
    exposedObject = earlySingletonReference;
   }
  }
 }
 return exposedObject;
}
// isSingletonCurrentlyInCreation方法
public boolean isSingletonCurrentlyInCreation(String beanName) {
 return this.singletonsCurrentlyInCreation.contains(beanName);
}
// addSingletonFactory
protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
 Assert.notNull(singletonFactory, "Singleton factory must not be null");
 synchronized (this.singletonObjects) {
 if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {
  this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);
  this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
  this.registeredSingletons.add(beanName);
 }
}

重要流程梳理

1.doCreateBean中主要分為兩部分

第一部分通過instanceWrapper得到BeanFactory的實(shí)例,內(nèi)部由反射實(shí)現(xiàn),這里我們不多做分析,變量earlySingletonExposure,它由三部分得到,前面兩個(gè)都很容易理解,第三部分則出現(xiàn)了我們?cè)?.1中做鋪墊的集合 singletonsCurrentlyInCreation。

由于在4.1中已經(jīng)設(shè)置了,所以earlySingletonExposure肯定為true,因此執(zhí)行addSingletonFacatory為singletonFactories map賦值,完成了beanName -> ObjectFactory的映射

2.populateBean方法中

則會(huì)完成對(duì)Bean依賴屬性的注入,因此代碼走到4.3的時(shí)候,testA的創(chuàng)建就停止了,會(huì)回到第一步去獲取testB,然后又是對(duì)testB的創(chuàng)建,最后會(huì)再次走到4.3,完成testA 和 testB 的ObjectFactory的映射,即將它們放入 singletonFactories map緩存中。

3.創(chuàng)建testB 再次走到4.3的時(shí)候

又會(huì)去初始化testB的依賴 testA,此時(shí)會(huì)再次去第一步獲取,再次走到2.1的時(shí)候,因?yàn)閠estA的ObjectFactory是有值的,所以通過它能夠獲取到testA 的singletonObject,此時(shí)就把testA 的實(shí)例放入了 earlySingletonObjects中,只不過此時(shí)的testA實(shí)例是不完整的,還沒有完成屬性testB依賴的初始化。

最后返回testA的singletonObject引用,完成testB對(duì)其依賴testA的初始化,然后再去 4.4 獲取testB的緩存,這里依舊是沒有的,然后返回到4.0.2處,將testB加入singletonObjects map緩存,并移除testB在singletonFactories中的緩存,這里testB 在 earlySingletonObjects中實(shí)際上是沒有值的,當(dāng)然有的話也會(huì)移除,因?yàn)閟ingletonObjects 中已經(jīng)拿到值了,所以另外兩個(gè)輔助map就不用保留數(shù)據(jù)了。

4.上面已經(jīng)完成testB的初始化

并放入singletonObjects,緩存了,繼續(xù)走,就又回到了4.3,繼續(xù)完成對(duì)testA的創(chuàng)建,走到4.4的時(shí)候,繼續(xù)去緩存中獲取testA,因?yàn)橹耙呀?jīng)把testA放入earlySingletonObjects map中了,所以4.4是直接能夠獲取到testA的實(shí)例的。

5.繼續(xù)走,就又來到了4.0.2

不過這次是針對(duì)testA的,addSingleton方法中會(huì)把testA的實(shí)例給放入singletonObjects map緩存中,同時(shí)移除singletonFactories 和 earlySingletonObjects map緩存的testA,完成testA和testB的實(shí)例化。

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn),希望能給大家一個(gè)參考,也希望大家多多支持腳本之家。

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