Spring源码-Spring中循环依赖
什么是循环依赖
代码中的样子就是：
@Component
public class A {
// A中注入了B
@Autowired
private B b;
}
@Component
public class B {
// B中也注入了A
@Autowired
private A a;
}什么情况下循环依赖可以被处理？
Spring解决循环依赖是有前置条件的
- 出现循环依赖的Bean必须是单例
- 依赖注入的方式不能全是构造器注入（只能解决setter方法的循环依赖，这是错误的）
如何解决循环依赖？
简单的循环依赖（没有AOP）
@Component
public class A {
// A中注入了B
@Autowired
private B b;
}
@Component
public class B {
// B中也注入了A
@Autowired
private A a;
}Spring在创建Bean的时候默认是按照自然顺序来进行创建的，所以第一步Spring会去创建A。创建Bean的过程分为三步：
1. 实例化，对应方法：AbstractAutowireCapableBeanFactory中的createBeanInstance方法，就是new了一个对象
2. 属性注入，对应方法：AbstractAutowireCapableBeanFactory的populateBean方法，为实例化中new出来的对象填充属性
3. 初始化，对应方法：AbstractAutowireCapableBeanFactory的initializeBean ，执行aware接口中的方法，初始化方法，完成AOP代理
创建A的过程实际上就是调用getBean方法，有两层含义：
- 创建一个新的Bean
- 从缓存中获取到已经被创建的对象
首先分析创建一个新的Bean，即没有A
调用getSingleton(beanName)，这个方法会调用getSingleton(beanName, true)
public Object getSingleton(String beanName) {
return getSingleton(beanName, true);
}getSingleton(beanName, true)这个方法实际上就是到缓存中尝试去获取Bean，整个缓存分为三级：
- singletonObjects：一级缓存，存储的是所有创建好了的单例Bean
- earlySingletonObjects：完成实例化，但是还未进行属性注入及初始化的对象
- singletonFactories：提前暴露一个单例工厂，二级缓存中存储的就是从这个工厂中获取到的对象
由于A第一次创建，哪一个缓存都没有，因此会进入getSingleton的一个重载方法，getSingleton(beanName, singletonFactory)
调用getSingleton(beanName, singletonFactory)
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) {
// ....
// 省略异常处理及日志
// ....
// 在单例对象创建前先做一个标记
// 将beanName放入到singletonsCurrentlyInCreation这个集合中
// 标志着这个单例Bean正在创建
// 如果同一个单例Bean多次被创建，这里会抛出异常
beforeSingletonCreation(beanName);
boolean newSingleton = false;
boolean recordSuppressedExceptions = (this.suppressedExceptions == null);
if (recordSuppressedExceptions) {
this.suppressedExceptions = new LinkedHashSet<>();
}
try {
// 上游传入的lambda在这里会被执行，调用createBean方法创建一个Bean后返回
singletonObject = singletonFactory.getObject();
newSingleton = true;
}
// ...
// 省略catch异常处理
// ...
finally {
if (recordSuppressedExceptions) {
this.suppressedExceptions = null;
}
// 创建完成后将对应的beanName从singletonsCurrentlyInCreation移除
afterSingletonCreation(beanName);
}
if (newSingleton) {
// 添加到一级缓存singletonObjects中
addSingleton(beanName, singletonObject);
}
}
return singletonObject;
}
}上述代码抓住一点，通过createBean方法返回的Bean最终被放到了一级缓存，就是单例池中，那么一级缓存中存储的是已经完全创建好了的单例Bean
doCreateBean中调用addSingletonFactory方法
在完成Bean的实例化后，属性注入之前Spring将Bean包装成一个工厂添加进了三级缓存中，对应源码如下：
// 这里传入的参数也是一个lambda表达式，() -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean)
protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory singletonFactory) {
Assert.notNull(singletonFactory, "Singleton factory must not be null");
synchronized (this.singletonObjects) {
if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {
// 添加到三级缓存中
this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);
this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
this.registeredSingletons.add(beanName);
}
}
}这里只是添加了一个工厂，通过这个工厂（ObjectFactory）的getObject方法可以得到一个对象，而这个对象实际上是通过getEarlyBeanReference这个方法创建的。什么时候调用这个工厂的getObject方法呢？要到创建B的流程了。
当A完成了实例化并添加进了三级缓存后，就要开始为A进行属性注入了，在注入时发现A依赖了B，那么这个时候Spring又会去getBean(b)，然后反射调用setter方法完成属性注入
因为B需要注入A，所以在创建B的时候，又会去调用getBean(a)，这个时候就又回到之前的流程了，但是不同的是，之前的getBean是为了创建Bean，而此时再调用getBean不是为了创建了，而是要从缓存中获取，因为之前A在实例化后已经将其放入了三级缓存singletonFactories中，所以此时getBean(a)的流程就是这样子了
从这里我们可以看出，注入到B中的A是通过getEarlyBeanReference方法提前暴露出去的一个对象，还不是一个完整的Bean，那么getEarlyBeanReference到底干了啥了，我们看下它的源码
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;
exposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
}
}
}
return exposedObject;
}它实际上就是调用了后置处理器的getEarlyBeanReference，而真正实现了这个方法的后置处理器只有一个，就是通过@EnableAspectJAutoProxy注解倒入的AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator。也就是不考虑AOP的情况下，等价于：
protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {
Object exposedObject = bean;
return exposedObject;
}也就是说这个工厂啥都没干，直接将实例化阶段创建的对象返回了！所以说在不考虑AOP的情况下三级缓存有用嘛？讲道理，真的没什么用，我直接将这个对象放到二级缓存中不是一点问题都没有吗？如果你说它提高了效率，那你告诉我提高的效率在哪?
那么三级缓存到底有什么作用呢？不要急，我们先把整个流程走完，在下文结合AOP分析循环依赖的时候你就能体会到三级缓存的作用！到这里不知道小伙伴们会不会有疑问，B中提前注入了一个没有经过初始化的A类型对象不会有问题吗？答案是不会。
这个时候我们需要将整个创建A这个Bean的流程走完，如下图：
从上图中我们可以看到，虽然在创建B时会提前给B注入了一个还未初始化的A对象，但是在创建A的流程中一直使用的是注入到B中的A对象的引用，之后会根据这个引用对A进行初始化，所以这是没有问题的。
结合了AOP的循环依赖
在普通的循环依赖情况下，三级缓存没有任何作用，三级缓存和Spring的AOP相关，再来看一下getEarlyBeanReference代码：
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;
exposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
}
}
}
return exposedObject;
}如果开了AOP，那么调用AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator的getEarlyBeanReference方法，对应的源码如下：
public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
// 如果需要代理，返回一个代理对象，不需要代理，直接返回当前传入的这个bean对象
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}如果我们对A进行了AOP代理的化，那么此时getEarlyBeanReference将返回一个代理后的对象，而不是实例化阶段创建的对象，即B中注入的A将是一个代理对象而不是A的实例化阶段创建后的对象。
问题1: 在给B注入的时候为什么要注入一个代理对象？
答：对A进行了AOP代理时，说明我们希望从容器中获取到的就是A代理后的对象而不是A本身，因此把A当作依赖进行注入时也要注入它的代理对象
问题2: 明明初始化的时候是A对象，那么Spring是在哪里将代理对象放入到容器中的呢？
下面为doCreateBean的部分代码
完成初始化后，Spring调用了一次getSingleton方法，传入的参数是false，禁用三级缓存，在位B中注入A时已经将三级缓存中的工厂取出，并从工厂中获取到了一个对象放入到二级缓存中，所以这里的这个getSingleton方法做的事件就是从二级缓存中获取到这个代理后的A对象。exposedObject == bean可以认为是必定成立的，除非要在初始化阶段的后置处理器中替换掉正常流程中的Bean，例如增加一个后置处理器：
@Component
public class MyPostProcessor implements BeanPostProcessor {
@Override
public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
if (beanName.equals("a")) {
return new A();
}
return bean;
}
}问题3: 初始化的时候是对A对象本身进行初始化，而容器中以及注入到B中的都是代理对象，不会有问题吗？
答：不会，因为不管是cglib代理还是jdk动态代理生成的代理类，内部都持有一个目标类的引用，当调用代理对象的方法时，实际会去调用目标对象的方法，A完成初始化相当于代理对象自身完成了初始化
问题4: 三级缓存为什么要使用工厂而不是直接使用引用？为什么需要这个三级缓存，直接通过二级缓存暴露一个引用不行吗？
答：这个工厂的目的在于延迟对实例化阶段生成的对象的代理，只有真正发生循环依赖的时候，才去提前生成代理对象，否则只会创建一个工厂并将其放入到三级缓存中，但是不会去通过这个工厂去真正创建对象。
以单例创建A为例，假设AB之间现在没有依赖关系，但是A被代理了，这个时候当A完成实例化后还是会进入下面这段代码：
// A是单例的，mbd.isSingleton()条件满足
// allowCircularReferences：这个变量代表是否允许循环依赖，默认是开启的，条件也满足
// isSingletonCurrentlyInCreation：正在在创建A，也满足
// 所以earlySingletonExposure=true
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
// 还是会进入到这段代码中
if (earlySingletonExposure) {
// 还是会通过三级缓存提前暴露一个工厂对象
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}即使没有循环依赖，也会将其添加到三级缓存中，而且是不得不添加到三级缓存中，因为Spring也不确定这个Bean有没有跟别的Bean出现循环依赖。假设直接使用二级缓存，意味着所有的Bean在这一步都要完成AOP代理。Spring结合AOP跟Bean的生命周期本身就是通过AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator这个后置处理器来完成的，在这个后置处理的postProcessAfterInitialization方法中对初始化后的Bean完成AOP代理。如果出现了循环依赖，那没有办法，只有给Bean先创建代理，但是没有出现循环依赖的情况下，设计之初就是让Bean在生命周期的最后一步完成代理而不是在实例化后就立马完成代理。
Spring是如何解决循环依赖？
答：Spring通过三级缓存解决了循环依赖，其中一级缓存为单例池（singletonObjects），二级缓存为早起曝光对象（earlySingletonObjects），三级缓存为早起曝光对象工厂（singletonFactories）。当A、B两个类发生循环引用时，在A完成实例化后，就使用实例化后的对象去创建一个对象工厂，并添加到三级缓存中，如果A被AOP代理，那么通过这个工厂获取到的就是A代理后的对象，如果A没有被AOP代理，那么这个工厂获取到的就是A代理后的对象。当A进行属性注入时，会去创建B，同时B又依赖A，所以创建B的同时又会去调用getBean(a)来获取需要的依赖，此时的getBean(a)会从缓存中获取，第一步：先获取到三级缓存中的工厂；第二步：调用对象工厂的getObject方法来获取到对应的对象，得到这个对象后将其注入到B中。紧接着B会走完它的生命周期流程，包括初始化、后置处理器等。当B创建完后，会将B再注入到A中，此时A再完成它的整个生命周期。至此，循环依赖结束
为什么使用三级缓存？二级缓存能解决循环依赖吗？
答：如果要使用二级缓存解决循环依赖，意味着所有Bean在实例化后就要完成AOP代理，这样违背了Spring设计的原则，Spring在设计之初就是通过AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator这个后置处理器来在Bean生命周期的最后一步来完成AOP代理，而不是在实例化后就立马进行AOP代理。