Spring如何解决循环依赖? - springboot实战电商项目mall4j

Spring如何解决循环依赖?

springboot实战电商项目mall4j (https://gitee.com/gz-yami/mall4j)

java开源商城系统

@component
class A {
    private B b;
}
@component
class B {
    private A a;
}

类A依赖了B作为属性,类B又使用类A作为属性,彼此循环依赖。

Spring如何解决循环依赖? - springboot实战电商项目mall4j_第1张图片

源码理解:

//调用AbstractBeanFactory.doGetBean(),向IOC容器获取Bean,触发依赖注入的方法
protected  T doGetBean(
            String name, @Nullable Class requiredType, @Nullable Object[] args, boolean typeCheckOnly)
            throws BeansException {
        ...
         // 第一次getSingleton获取对象实例
        // 先从缓存中取是否已经有被创建过的单例类型的Bean[没有的话就去获取半成品的,也就是earlySingletonObjects,缓存二的东西]
        // 对于单例模式的Bean整个IOC容器中只创建一次,不需要重复创建
        Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
        ...
        try {
            //创建单例模式Bean的实例对象
            if (mbd.isSingleton()) {
                //第二次getSingleton尝试创建目标对象,并且注入属性
                //这里使用了一个匿名内部类,创建Bean实例对象,并且注册给所依赖的对象
                sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
                    try {
                        //创建一个指定Bean实例对象,如果有父级继承,则合并子类和父类的定义
                        return createBean(beanName, mbd, args);
                    } catch (BeansException ex) {
                        //显式地从容器单例模式Bean缓存中清除实例对象
                        destroySingleton(beanName);
                        throw ex;
                    }
                });
                // 如果传入的是factoryBean,则会调用其getObject方法,得到目标对象
                bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
                //IOC容器创建原型模式Bean实例对象
            }
            ...
        } catch (BeansException ex) {
            cleanupAfterBeanCreationFailure(beanName);
            throw ex;
        }
        ...
        return (T) bean;
    }

也就是实例化A的时候在缓存中没找到[第一个getSingleton],就去第二个getSingleton实例化A[实际上是调用了doCreateBean()],由于A需要B,又去doGetBean尝试获取B,发现B也不在缓存中,继续调用第二个getSingleton去实例化,当要注入属性A的时候在二级缓存找到了半成品A,成功注入返回到A实例化的阶段,将B注入。

第一个getSingleton代码

    @Nullable
    protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
        //从spring容器中获取bean
        Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);//缓存1
        //如果获取不到 判断要获取的对象是不是正在创建过程中----如果是,则去缓存(三级缓存)中取对象(不是bean)
        //isSingletonCurrentlyInCreation() 存放的对象 的时机是在getBean中第二次调用getSingleton时候beforeSingletonCreation(beanName);存进去的
        if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
            synchronized (this.singletonObjects) {
                singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);//缓存2
                if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {//allowEarlyReference--判断是否支持循环依赖,默认为true
                    ObjectFactory singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);//缓存3
                    if (singletonFactory != null) {
                        singletonObject = singletonFactory.getObject();
                        //将三级缓存升级为二级缓存
                        this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
                        //从三级缓存中删除  为什么删除?防止重复创建。设置三级缓存的目的是为了提高性能,因为每次创建都需要经过factory,会花费很多时间
                        this.singletonFactories.remove(beanName);
                    }
                }
            }
        }
        return singletonObject;
    }

在实例化AB的时候,三个缓存都是找不到这两个类的,因为两者均未创建;

三级缓存

    /** Cache of singleton objects: bean name --> bean instance */
    private final Map singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);//一级缓存,存放完整的bean信息

    /** Cache of singleton factories: bean name --> ObjectFactory */
    private final Map> singletonFactories = new HashMap<>(16);//三级缓存,bean创建完了就放进去,还有他的bean工厂

    /** Cache of early singleton objects: bean name --> bean instance */
    private final Map earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);//二级缓存,存放还没进行属性赋值的bean对象,也即半成品bean

第二个getSingleton代码

此处将A先创建好放入三级缓存中,实际上是委托给另一个doGetBean()完成的

public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory singletonFactory) {
        ...
        synchronized (this.singletonObjects) {
            // 再次判断ioc容器中有无该bean
            Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
            if (singletonObject == null) {
                ..before..
                try {
                    // 回调到doCreateBean
                    singletonObject = singletonFactory.getObject();
                    newSingleton = true;
                }
                ..after..
            }
            return singletonObject;
        }
    }

由于第一个获取单例的方法找不到AB,故此将会进入第二个获取单例的方法试图找到,这个方法里singletonFactory.getObject()为核心,将会回调到doCreateBean方法继续创建Bean。

doCreateBean代码

protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
            throws BeanCreationException {

        //封装被创建的Bean对象
        BeanWrapper instanceWrapper = null;
        if (mbd.isSingleton()) {
            //单例的情况下尝试从factoryBeanInstanceCache获取 instanceWrapper,并清除同名缓存
            instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
        }
        if (instanceWrapper == null) {
            // 创建Bean实例
            // instanceWrapper会包装好目标对象
            instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
        }
        ...
        //向容器中缓存单例模式的Bean对象,以防循环引用,allowCircularReferences是判断是否支持循环依赖,这个值可以改为false
        boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
                isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
        //判断是否允许循环依赖
        if (earlySingletonExposure) {
            ...
            //将这个对象的工厂放入缓存中  (注册bean工厂singletonFactories,第一个getSingleton使用的),此时这个bean还没做属性注入
            //这里是一个匿名内部类,为了防止循环引用,尽早持有对象的引用
            // getEarlyBeanReference很特别,这里面会做aop代理
            addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
        }
        //Bean对象的初始化,依赖注入在此触发
        //这个exposedObject在初始化完成之后返回作为依赖注入完成后的Bean
        Object exposedObject = bean;
        try {
            //填充属性 -- 自动注入
            //前面是实例化,并没有设置值,这里是设置值.将Bean实例对象封装,并且Bean定义中配置的属性值赋值给实例对象
                //这里做注入的时候会判断依赖的属性在不在,不在就调用doGetBean继续创建
            populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
            // 该方法主要是对bean做一些扩展
            // 初始化Bean对象。属性注入已完成,处理各种回调
            // (对实现Aware接口(BeanNameAware、BeanClassLoaderAware、BeanFactoryAware)的bean执行回调、
            // aop、init-method、destroy-method?、InitializingBean、DisposableBean等)
            exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
        }
        ...
        return exposedObject;
    }

在这个方法里,实例化A的时候,已经把A作为一个半成品通过调用addSingletonFactory方法将其加入了三级缓存singletonFactories,方便在递归实例化B的时候可以获取到A的半成品实例,详细代码如下:

将创建的bean加入三级缓存

发生在addSingletonFactory这个方法

protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory singletonFactory) {
        Assert.notNull(singletonFactory, "Singleton factory must not be null");
        synchronized (this.singletonObjects) {
            if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {
                //放到三级缓存
                // 注册bean工厂
                this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);
                this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
                this.registeredSingletons.add(beanName);
            }
        }
    }

那么是在什么时候会发生一个递归的调用呢?

实际上是在populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);要做属性注入的时候,假设是根据名称自动注入的,调用autowireByName(),该法会去循环遍历在getBean之前已经把xml文件的属性加入到注册表之类的属性,

populateBean有一个autowireByName的方法,代码如下

protected void autowireByName(
            String beanName, AbstractBeanDefinition mbd, BeanWrapper bw, MutablePropertyValues pvs) {

        //对Bean对象中非简单属性(不是简单继承的对象,如8中原始类型,字符串,URL等都是简单属性)进行处理
        String[] propertyNames = unsatisfiedNonSimpleProperties(mbd, bw);
        for (String propertyName : propertyNames) {
            //如果Spring IOC容器中包含指定名称的Bean,就算还没进行初始化,A发现有B属性时,B属性已经被写入注册表之类的东西,所以这个判断返回true
            if (containsBean(propertyName)) {
                //调用getBean方法向IOC容器索取指定名称的Bean实例,迭代触发属性的初始化和依赖注入
                Object bean = getBean(propertyName); //实际上就是委托doGetBean()
                pvs.add(propertyName, bean);
                //指定名称属性注册依赖Bean名称,进行属性依赖注入
                registerDependentBean(propertyName, beanName);
                if (logger.isDebugEnabled()) {
                    logger.debug("Added autowiring by name from bean name '" + beanName +
                            "' via property '" + propertyName + "' to bean named '" + propertyName + "'");
                }
            }
            ...
        }
    }

Object bean = getBean(propertyName); 这个方法实际上又去委托了doGetBean(),又一次递归的走上了流程,也就是A在实例化到该步时发现,还有一个B,就会又从doGetBean()开始,一步步的寻找创建,不同的是,当B走到这个根据名称注入的方法时,此时的已经能在二级缓存里找到A的身影了,无需再次创建A对象。

总结

spring运用三级缓存解决了循环依赖的问题;

采用递归的方式,逐步的去实例化对象,并将上一步已经加入缓存的半成品对象作为属性注入;

等到走到最后一个递归时,将会逐步返回,把对应的实例一个个创建好。

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