spring5源码深度解析-----IOC之循环依赖处理

spring5源码深度解析-----IOC之循环依赖处理什么是循环依赖循环依赖其实就是循环引⽤，也就是两个或则两个以上的bean互相持有对⽅，最终形成闭环。⽐如A依赖于B，B依赖于C，C⼜依赖于A。如下图所⽰：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： （1）构造器的循环依赖 （2）field属性的循环依赖。 对于构造器的循环依赖，Spring 是⽆法解决的，只能抛出 BeanCurrentlyInCreationException 异常表⽰循环依赖，所以下⾯我们分析的都是基于 field 属性的循环依赖。Spring 只解决 scope 为 singleton 的循环依赖，对于scope 为 prototype 的 bean Spring ⽆法解决，直接抛出 BeanCurrentlyInCreationException 异常。如何检测循环依赖检测循环依赖相对⽐较容易，Bean在创建的时候可以给该Bean打标，如果递归调⽤回来发现正在创建中的话，即说明了循环依赖了。解决循环依赖我们先从加载 bean 最初始的⽅法 doGetBean() 开始。在 doGetBean() 中，⾸先会根据 beanName 从单例 bean 缓存中获取，如果不为空则直接返回。protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) { Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName); if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) { synchronized (this.singletonObjects) { singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName); if (singletonObject == null && allowEarlyReference) { ObjectFactory singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName); if (singletonFactory != null) { singletonObject = singletonFactory.getObject(); this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject); this.singletonFactories.remove(beanName); } } } } return singletonObject;}这个⽅法主要是从三个缓存中获取，分别是：singletonObjects、earlySingletonObjects、singletonFactories，三者定义如下：private final Map singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);private final Map> singletonFactories = new HashMap<>(16);private final Map earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);这三级缓存分别指： （1）singletonFactories ： 单例对象⼯⼚的cache （2）earlySingletonObjects ：提前暴光的单例对象的Cache （3）singletonObjects：单例对象的cache他们就是 Spring 解决 singleton bean 的关键因素所在，我称他们为三级缓存，第⼀级为 singletonObjects，第⼆级为 earlySingletonObjects，第三级为singletonFactories。这⾥我们可以通过 getSingleton() 看到他们是如何配合的，这分析该⽅法之前，提下其中的 isSingletonCurrentlyInCreation() 和 allowEarlyReference。isSingletonCurrentlyInCreation()：判断当前 singleton bean 是否处于创建中。bean 处于创建中也就是说 bean 在初始化但是没有完成初始化，有⼀个这样的过程其实和 Spring 解决 bean 循环依赖的理念相辅相成，因为 Spring 解决 singleton bean 的核⼼就在于提前曝光 bean。allowEarlyReference：从字⾯意思上⾯理解就是允许提前拿到引⽤。其实真正的意思是是否允许从 singletonFactories 缓存中通过 getObject() 拿到对象，为什么会有这样⼀个字段呢？原因就在于 singletonFactories 才是 Spring 解决 singleton bean 的诀窍所在，这个我们后续分析。getSingleton() 整个过程如下：⾸先从⼀级缓存 singletonObjects 获取，如果没有且当前指定的 beanName 正在创建，就再从⼆级缓存中earlySingletonObjects 获取，如果还是没有获取到且运⾏ singletonFactories 通过 getObject() 获取，则从三级缓存 singletonFactories 获取，如果获取到则，通过其 getObject() 获取对象，并将其加⼊到⼆级缓存 earlySingletonObjects 中 从三级缓存 singletonFactories 删除，如下：singletonObject = singletonFactory.getObject();this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);this.singletonFactories.remove(beanName);这样就从三级缓存升级到⼆级缓存了。上⾯是从缓存中获取，但是缓存中的数据从哪⾥添加进来的呢？⼀直往下跟会发现在 doCreateBean() ( AbstractAutowireCapableBeanFactory ) 中，有这么⼀段代码：boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));if (earlySingletonExposure) { if (logger.isDebugEnabled()) { logger.debug(\"Eagerly caching bean '\" + beanName + \"' to allow for resolving potential circular references\"); } addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));}也就是我们上⼀篇⽂章中讲的最后⼀部分，提前将创建好但还未进⾏属性赋值的的Bean放⼊缓存中。如果 earlySingletonExposure == true 的话，则调⽤ addSingletonFactory() 将他们添加到缓存中，但是⼀个 bean 要具备如下条件才会添加⾄缓存中：单例运⾏提前暴露 bean当前 bean 正在创建中addSingletonFactory() 代码如下：protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory singletonFactory) { Assert.notNull(singletonFactory, \"Singleton factory must not be null\"); synchronized (this.singletonObjects) { if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) { this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory); this.earlySingletonObjects.remove(beanName); this.registeredSingletons.add(beanName); } }}从这段代码我们可以看出 singletonFactories 这个三级缓存才是解决 Spring Bean 循环依赖的诀窍所在。同时这段代码发⽣在 createBeanInstance() ⽅法之后，也就是说这个 bean 其实已经被创建出来了，但是它还不是很完美（没有进⾏属性填充和初始化），但是对于其他依赖它的对象⽽⾔已经⾜够了（可以根据对象引⽤定位到堆中对象），能够被认出来了，所以 Spring 在这个时候选择将该对象提前曝光出来让⼤家认识认识。介绍到这⾥我们发现三级缓存 singletonFactories 和 ⼆级缓存 earlySingletonObjects 中的值都有出处了，那⼀级缓存在哪⾥设置的呢？在类DefaultSingletonBeanRegistry 中可以发现这个 addSingleton() ⽅法，源码如下：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); }}添加⾄⼀级缓存，同时从⼆级、三级缓存中删除。这个⽅法在我们创建 bean 的链路中有哪个地⽅引⽤呢？其实在前⾯博客 LZ 已经提到过了，在 doGetBean() 处理不同 scope 时，如果是 singleton，则调⽤ getSingleton()，如下：if (mbd.isSingleton()) { sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> { try { return createBean(beanName, mbd, args); } catch (BeansException ex) { // Explicitly remove instance from singleton cache: It might have been put there // eagerly by the creation process, to allow for circular reference resolution. // Also remove any beans that received a temporary reference to the bean. destroySingleton(beanName); throw ex; } }); bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);}public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory singletonFactory) { Assert.notNull(beanName, \"Bean name must not be null\"); synchronized (this.singletonObjects) { Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName); if (singletonObject == null) { //.... try { singletonObject = singletonFactory.getObject(); newSingleton = true; } //..... if (newSingleton) { addSingleton(beanName, singletonObject); } } return singletonObject; }}⾄此，Spring 关于 singleton bean 循环依赖已经分析完毕了。所以我们基本上可以确定 Spring 解决循环依赖的⽅案了：Spring 在创建 bean 的时候并不是等它完全完成，⽽是在创建过程中将创建中的 bean 的 ObjectFactory 提前曝光（即加⼊到 singletonFactories 缓存中），这样⼀旦下⼀个 bean 创建的时候需要依赖 bean ，则直接使⽤ ObjectFactory 的 getObject() 获取了，也就是 getSingleton()中的代码⽚段了。到这⾥，关于 Spring 解决 bean 循环依赖就已经分析完毕了。最后来描述下就上⾯那个循环依赖 Spring 解决的过程：⾸先 A 完成初始化第⼀步并将⾃⼰提前曝光出来（通过 ObjectFactory 将⾃⼰提前曝光），在初始化的时候，发现⾃⼰依赖对象 B，此时就会去尝试 get(B)，这个时候发现 B 还没有被创建出来，然后 B 就⾛创建流程，在 B 初始化的时候，同样发现⾃⼰依赖 C，C 也没有被创建出来，这个时候 C ⼜开始初始化进程，但是在初始化的过程中发现⾃⼰依赖A，于是尝试 get(A)，这个时候由于 A 已经添加⾄缓存中（⼀般都是添加⾄三级缓存 singletonFactories ），通过 ObjectFactory 提前曝光，所以可以通过 ObjectFactory.getObject() 拿到 A 对象，C 拿到 A 对象后顺利完成初始化，然后将⾃⼰添加到⼀级缓存中，回到 B ，B 也可以拿到 C 对象，完成初始化，A可以顺利拿到 B 完成初始化。到这⾥整个链路就已经完成了初始化过程了。

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