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浅谈Spring解决循环依赖

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前言

今天在回顾之前做的支付的部分代码的时候，突然间发现了一个问题，那就是循环依赖。

代码本身没有报错，系统也可以正常运行，但是对于理解这一块的业务来说不是很容易，所以准备仔细来看看这一块的东西。

简介

循环依赖

循环依赖其实就是循环引用，也就是两个或者两个以上的Bean 互相持有对方，最终形成闭环。 这里有点类似于死锁的意思。

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注意，这里不是函数的循环调用，是对象的相互依赖关系。 循环调用其实就是一个死循环，除非有终结条件。
Spring中循环依赖场景有：

  • 构造器的循环依赖。
  • field属性的循环依赖。

其中，构造器的循环依赖问题无法解决，只能拋出BeanCurrentlyInCreationException 异常； 但是在解决属性循环依赖时，Spring 采用的是提前暴露对象的方法。

而我这次遇到的循环依赖问题就是field 属性的循环依赖。

循环依赖的产生和解决

循环依赖的产生可能有很多种情况：

  • A的构造方法中依赖了B的实例对象，同时B的构造方法中依赖了A的实例对象。
  • A的构造方法中依赖了B的实例对象，同时B的某个field或者setter需要A的实例对象，以及反之。
  • A的某个field或者setter依赖了B的实例对象，同时B的某个field或者setter依赖了A的实例对象，以及反之。

对于如何解决循环依赖这种问题，首先前提条件就是针对scope 单例并且没有显式指明不需要解决循环依赖的对象，而且要求该对象没有被代理过。但是这种解决办法也不是万能的，对于第一种产生循环依赖的情况就无法解决，究其本质就是Spring 本身就是属于单例的模式，其官方也说明了无法修改，只能修改自己的代码了。

解决原理

Spring 循环依赖的理论依据其实是Java 基于引用传递，当我们获取到对象的引用时，对象的field 或者属性是可以延后设置的。

Spring单例对象的初始化其实可以分为三步：

  • createBeanInstance: 实例化，实际上就是调用对应的构造方法构造对象，此时只是调用了构造方法，spring xml 中指定的property 并没有进行populate 。
  • populateBean: 填充属性，这步对spring xml 中指定的property 进行populate 。
  • initializeBean: 调用spring xml 中指定的init方法，或者AfterPropertiesSet方法会发生循环依赖的步骤集中在第一步和第二步。

三级缓存

对于单例对象来说，在Spring 的整个容器的生命周期内，有且只存在一个对象，很容易想到这个对象应该存在Cache 中，Spring 大量运用了Cache 的手段，在循环依赖问题的解决过程中使用了三级缓存。

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/** Cache of singleton objects: bean name --> bean instance */
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<String, Object>(256); // 单例对象的cache
/** Cache of singleton factories: bean name --> ObjectFactory */
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<String, ObjectFactory<?>>(16); // 单例对象工厂的cache
/** Cache of early singleton objects: bean name --> bean instance */
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<String, Object>(16); // 提前曝光的单例对象的cache

以上的三个cache 构成了三级缓存，而Spring 就是用这三级缓存巧妙的解决了循环依赖问题。

三级缓存流程

在创建Bean 的时候，首先想到的是从cache 中获取这个单例的Bean ，这个缓存就是singletonObjects 。如果获取不到，并且对象正在创建中，就再从二级缓存earlySingletonObjects 中获取，如果还是获取不到且允许singletonFactories 通过getObject() 获取，就从三级缓存singletonFactory.getObject() (三级缓存)获取。如果获取到了，则从singletonFactories 中移除，并放入earlySingletonObjects 中，其实也就是从三级缓存移动到了二级缓存。

从上面三级缓存的分析，我们可以知道，Spring 解决循环依赖的诀窍就在于singletonFactories 这个三级cache 。这个cache 的类型是ObjectFactory 。这里就是解决循环依赖的关键，发生在createBeanInstance 之后，也就是说单例对象此时已经被创建出来(调用了构造器)。这个对象已经被生产出来了，虽然还不完美（还没有进行初始化的第二步和第三步），但是已经能被人认出来了（根据对象引用能定位到堆中的对象），所以Spring 此时将这个对象提前曝光出来让大家认识，让大家使用。

这样做有什么好处呢？让我们来分析一下A的某个field 或者setter依赖了B 的实例对象，同时B 的某个field 或者setter 依赖了A 的实例对象这种循环依赖的情况。
A 首先完成了初始化的第一步，并且将自己提前曝光到singletonFactories 中，此时进行初始化的第二步，发现自己依赖对象B，此时就尝试去get(B) ，发现B 还没有被create ，所以走create 流程，B 在初始化第一步的时候发现自己依赖了对象A ，于是尝试get(A) ，尝试一级缓存singletonObjects (肯定没有，因为A还没初始化完全)，尝试二级缓存earlySingletonObjects（也没有），尝试三级缓存singletonFactories ，由于A 通过ObjectFactory 将自己提前曝光了，所以B 能够通过ObjectFactory.getObject 拿到A 对象(虽然A 还没有初始化完全，但是总比没有好呀)，B 拿到A 对象后顺利完成了初始化阶段1、2、3，完全初始化之后将自己放入到一级缓存singletonObjects 中。
此时返回A 中，A 此时能拿到B 的对象顺利完成自己的初始化阶段2、3，最终A 也完成了初始化，进去了一级缓存singletonObjects 中，而且更加幸运的是，由于B 拿到了A 的对象引用，所以B 现在hold 住的A 对象完成了初始化。

知道了这个原理时候，肯定就知道为啥Spring不能解决A的构造方法中依赖了B的实例对象，同时B的构造方法中依赖了A的实例对象这类问题了！因为加入singletonFactories 三级缓存的前提是执行了构造器，所以构造器的循环依赖没法解决。

总结

Spring 通过三级缓存加上提前曝光机制，配合Java 的对象引用原理，比较完美地解决了某些情况下的循环依赖问题！

引用

https://blog.csdn.net/u010853261/article/details/77940767

后记

闲暇时间还是要多看看官方文档和源码，重点要理解其中的设计精髓和实现的方法，这对以后的进阶很有帮助。

个人备注

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