Spring Bean的初始化-循环依赖的解决

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！

 

前言

在实际工作中，经常由于设计不佳或者各种因素，导致类之间相互依赖。这些类可能单独使用时不会出问题，但是在使用Spring进行管理的时候可能就会抛出BeanCurrentlyInCreationException等异常 。当抛出这种异常时表示Spring解决不了该循环依赖，本文将简要说明Spring对于循环依赖的解决方法。

循环依赖的产生和解决的前提

循环依赖的产生可能有很多种情况，例如：

• 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

当然，Spring对于循环依赖的解决不是无条件的。

1、首先前提条件是针对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。

2、对于"prototype"作用域bean，Spring容器无法完成依赖注入，因为Spring容器不进行缓存"prototype"作用域的bean，因此无法提前暴露一个创建中的bean。

3、scope="prototype" 意思是 每次请求都会创建一个实例对象。两者的区别是：有状态的bean都使用Prototype作用域，无状态的一般都使用singleton单例作用域。

 

同时Spring解决循环依赖也不是万能，以上三种情况只能解决两种，第一种在构造方法中相互依赖的情况Spring也无力回天。结论先给在这，下面来看看Spring的解决方法，知道了解决方案就能明白为啥第一种情况无法解决了。

Spring对于循环依赖的解决

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或者或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：

1、createBeanInstance。创建bean实例（没有填充属性的bean实例）实例化。通过如下过程

（getBean()->doGetBean()->createBean()->doCreateBean()->AbstractAutowireCapableBeanFactory.addSingletonFactory()）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，并没有进行填充属性。构造完没有填充属性的对象后调用addSingletonFactory，加入到第三级单例缓存。

2、populateBean，填充属性，这步对spring xml中指定的property进行populate（填充），包括通过autowired注解注入进来的单例属性对象

3、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甚至使用了“三级缓存”。

以下的源码在Spring的Bean包中的DefaultSingletonBeanRegistry.java类中

“三级缓存”主要是指

/** 一级缓存
  * Cache of singleton objects: bean name --> bean instance
 */
private final Map singletonObjects = new ConcurrentHashMap(256);

/** 二级缓存
*Cache of early singleton objects: bean name --> bean instance 
*/
private final Map earlySingletonObjects = new HashMap(16);

/** 三级缓存
*Cache of singleton factories: bean name --> ObjectFactory 
*/
private final Map> singletonFactories = new HashMap>(16);

从字面意思来说：singletonObjects指单例对象的cache，singletonFactories指单例对象工厂的cache，earlySingletonObjects指提前曝光的单例对象的cache。以上三个cache构成了三级缓存，Spring就用这三级缓存巧妙的解决了循环依赖问题。

解决方法

先看我们的关注点1 Object sharedInstance = getSingleton(beanName)根据名称从单例的集合中获取单例对象，我们看下这个方法,他最终是org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton(java.lang.String, boolean).

首先Spring会尝试从缓存中获取，这个缓存就是指singletonObjects。

大家一定要注意这个方法，很关键，我们开篇提到了三级缓存，使用点之一就是这里。到底是哪三级缓存呢，第一级缓存singletonObjects里面放置的是实例化好的单例对象。第二级earlySingletonObjects里面存放的是提前曝光的单例对象（没有完全装配好）。第三级singletonFactories里面存放的是要被实例化的对象的对象工厂。解释好了三级缓存，我们再看看逻辑。第一次进来this.singletonObjects.get(beanName)返回的肯定是null。然后isSingletonCurrentlyInCreation决定了能否进入二级缓存中获取数据。

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 != NULL_OBJECT ? singletonObject : null);}

public boolean isSingletonCurrentlyInCreation(String beanName) {
        return this.singletonsCurrentlyInCreation.contains(beanName);
    }

首先解释两个参数：

• isSingletonCurrentlyInCreation 。从singletonsCurrentlyInCreation这个Set中有没有包含传入的BeanName，前面没有地方设置，所以肯定不包含，所以这个方法返回false,后面的流程就不走了。getSingleton这个方法返回的是null。

判断对应的单例对象是否在创建中，当单例对象没有被初始化完全(例如A定义的构造函数依赖了B对象，得先去创建B对象，或者在populatebean装配bean过程中依赖了B对象，得先去创建B对象，此时A处于创建中)。

• allowEarlyReference 是否允许从singletonFactories中通过getObject拿到对象

分析getSingleton的整个过程，Spring首先从singletonObjects（一级缓存）中尝试获取，如果获取不到并且对象在创建中，则尝试从earlySingletonObjects(二级缓存)中获取，如果还是获取不到并且允许从singletonFactories通过getObject获取，则通过singletonFactory.getObject()(三级缓存)获取。如果获取到了则

this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
this.singletonFactories.remove(beanName);

则移除对应的singletonFactory,将singletonObject放入到earlySingletonObjects，其实就是将三级缓存提升到二级缓存中！

 

Spring解决循环依赖的诀窍就在于singletonFactories这个cache，这个cache中存的是类型为ObjectFactory，其定义如下：

public interface ObjectFactory {
    T getObject() throws BeansException;}

 

在bean创建过程中，有两处比较重要的匿名内部类实现了该接口。一处是

new ObjectFactory