面试官问：Spring 如何解决循环依赖？

在关于 Spring 的面试中，我们经常会被问到一个问题：Spring 是如何解决循环依赖的问题的。

这个问题算是关于 Spring 的一个高频面试题，因为如果不刻意研读，相信即使读过源码，面试者也不一定能够一下子思考出个中奥秘。

本文主要针对这个问题，从源码的角度对其实现原理进行讲解。

1. 过程演示
   关于 Spring bean 的创建，其本质上还是一个对象的创建，既然是对象，读者朋友一定要明白一点就是，一个完整的对象包含两部分：当前对象实例化和对象属性的实例化。

在 Spring 中，对象的实例化是通过反射实现的，而对象的属性则是在对象实例化之后通过一定的方式设置的。

这个过程可以按照如下方式进行理解：

理解这一个点之后，对于循环依赖的理解就已经帮助一大步了，我们这里以两个类 A 和 B 为例进行讲解，如下是 A 和 B 的声明：

@Component
public class A {

private B b;

public void setB(B b) {
this.b = b;
}
}

@Component
public class B {

private A a;

public void setA(A a) {
this.a = a;
}
}

可以看到，这里 A 和 B 中各自都以对方为自己的全局属性。这里首先需要说明的一点，Spring 实例化 bean 是通过 ApplicationContext.getBean () 方法来进行的。

如果要获取的对象依赖了另一个对象，那么其首先会创建当前对象，然后通过递归的调用 ApplicationContext.getBean () 方法来获取所依赖的对象，最后将获取到的对象注入到当前对象中。

这里我们以上面的首先初始化 A 对象实例为例进行讲解。

首先 Spring 尝试通过 ApplicationContext.getBean () 方法获取 A 对象的实例，由于 Spring 容器中还没有 A 对象实例，因而其会创建一个 A 对象

然后发现其依赖了 B 对象，因而会尝试递归的通过 ApplicationContext.getBean () 方法获取 B 对象的实例

但是 Spring 容器中此时也没有 B 对象的实例，因而其还是会先创建一个 B 对象的实例。

读者需要注意这个时间点，此时 A 对象和 B 对象都已经创建了，并且保存在 Spring 容器中了，只不过 A 对象的属性 b 和 B 对象的属性 a 都还没有设置进去。

在前面 Spring 创建 B 对象之后，Spring 发现 B 对象依赖了属性 A，因而还是会尝试递归的调用 ApplicationContext.getBean () 方法获取 A 对象的实例

因为 Spring 中已经有一个 A 对象的实例，虽然只是半成品（其属性 b 还未初始化），但其也还是目标 bean，因而会将该 A 对象的实例返回。

此时，B 对象的属性 a 就设置进去了，然后还是 ApplicationContext.getBean () 方法递归的返回，也就是将 B 对象的实例返回，此时就会将该实例设置到 A 对象的属性 b 中。

这个时候，注意 A 对象的属性 b 和 B 对象的属性 a 都已经设置了目标对象的实例了

读者朋友可能会比较疑惑的是，前面在为对象 B 设置属性 a 的时候，这个 A 类型属性还是个半成品。但是需要注意的是，这个 A 是一个引用，其本质上还是最开始就实例化的 A 对象。

而在上面这个递归过程的最后，Spring 将获取到的 B 对象实例设置到了 A 对象的属性 b 中了

这里的 A 对象其实和前面设置到实例 B 中的半成品 A 对象是同一个对象，其引用地址是同一个，这里为 A 对象的 b 属性设置了值，其实也就是为那个半成品的 a 属性设置了值。

下面我们通过一个流程图来对这个过程进行讲解：

图中 getBean () 表示调用 Spring 的 ApplicationContext.getBean () 方法，而该方法中的参数，则表示我们要尝试获取的目标对象。

图中的黑色箭头表示一开始的方法调用走向，走到最后，返回了 Spring 中缓存的 A 对象之后，表示递归调用返回了，此时使用绿色的箭头表示。

从图中我们可以很清楚的看到，B 对象的 a 属性是在第三步中注入的半成品 A 对象，而 A 对象的 b 属性是在第二步中注入的成品 B 对象，此时半成品的 A 对象也就变成了成品的 A 对象，因为其属性已经设置完成了。

2. 源码讲解
   对于 Spring 处理循环依赖问题的方式，我们这里通过上面的流程图其实很容易就可以理解

需要注意的一个点，Spring 是如何标记开始生成的 A 对象是一个半成品，并且是如何保存 A 对象的。

这里的标记工作 Spring 是使用 ApplicationContext 的属性 Set singletonsCurrentlyInCreation 来保存的，而半成品的 A 对象则是通过 Map singletonFactories 来保存的

这里的 ObjectFactory 是一个工厂对象，可通过调用其 getObject () 方法来获取目标对象。在 AbstractBeanFactory.doGetBean () 方法中获取对象的方法如下：

protected

  T doGetBean(final String name, @Nullable final Class 
     
        requiredType, 
      
@Nullable  
      final Object[] args,  
      boolean typeCheckOnly) 
      throws BeansException {

// 尝试通过bean名称获取目标bean对象，比如这里的A对象
Object sharedInstance = getSingleton(beanName);

// 我们这里的目标对象都是单例的
if (mbd.isSingleton()) {

// 这里就尝试创建目标对象，第二个参数传的就是一个ObjectFactory类型的对象，这里是使用Java8的lamada
// 表达式书写的，只要上面的getSingleton()方法返回值为空，则会调用这里的getSingleton()方法来创建
// 目标对象
sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
  try {
    // 尝试创建目标对象
    return createBean(beanName, mbd, args);
  } catch (BeansException ex) {
    throw ex;
  }
});

}
return (T) bean;
}

这里的 doGetBean () 方法是非常关键的一个方法（中间省略了其他代码），上面也主要有两个步骤

第一个步骤的 getSingleton () 方法的作用是尝试从缓存中获取目标对象，如果没有获取到，则尝试获取半成品的目标对象；如果第一个步骤没有获取到目标对象的实例，那么就进入第二个步骤

第二个步骤的 getSingleton () 方法的作用是尝试创建目标对象，并且为该对象注入其所依赖的属性。

这里其实就是主干逻辑，我们前面图中已经标明，在整个过程中会调用三次 doGetBean () 方法

第一次调用的时候会尝试获取 A 对象实例，此时走的是第一个 getSingleton () 方法，由于没有已经创建的 A 对象的成品或半成品，因而这里得到的是 null

然后就会调用第二个 getSingleton () 方法，创建 A 对象的实例，然后递归的调用 doGetBean () 方法，尝试获取 B 对象的实例以注入到 A 对象中

此时由于 Spring 容器中也没有 B 对象的成品或半成品，因而还是会走到第二个 getSingleton () 方法，在该方法中创建 B 对象的实例

创建完成之后，尝试获取其所依赖的 A 的实例作为其属性，因而还是会递归的调用 doGetBean () 方法

此时需要注意的是，在前面由于已经有了一个半成品的 A 对象的实例，因而这个时候，再尝试获取 A 对象的实例的时候，会走第一个 getSingleton () 方法

在该方法中会得到一个半成品的 A 对象的实例，然后将该实例返回，并且将其注入到 B 对象的属性 a 中，此时 B 对象实例化完成。

然后，将实例化完成的 B 对象递归的返回，此时就会将该实例注入到 A 对象中，这样就得到了一个成品的 A 对象。

我们这里可以阅读上面的第一个 getSingleton () 方法：

@Nullable
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {

// 尝试从缓存中获取成品的目标对象，如果存在，则直接返回
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);

// 如果缓存中不存在目标对象，则判断当前对象是否已经处于创建过程中，在前面的讲解中，第一次尝试获取A对象
// 的实例之后，就会将A对象标记为正在创建中，因而最后再尝试获取A对象的时候，这里的if判断就会为true
if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {

synchronized (this.singletonObjects) {
  singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
  if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
    
    // 这里的singletonFactories是一个Map，其key是bean的名称，而值是一个ObjectFactory类型的
    // 对象，这里对于A和B而言，调用图其getObject()方法返回的就是A和B对象的实例，无论是否是半成品
    ObjectFactory singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
    if (singletonFactory != null) {
      
      // 获取目标对象的实例
      singletonObject = singletonFactory.getObject();
      this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
      this.singletonFactories.remove(beanName);
    }
  }
}

}
return singletonObject;
}

这里我们会存在一个问题就是 A 的半成品实例是如何实例化的，然后是如何将其封装为一个 ObjectFactory 类型的对象，并且将其放到上面的 singletonFactories 属性中的。

这主要是在前面的第二个 getSingleton () 方法中，其最终会通过其传入的第二个参数，从而调用 createBean () 方法，该方法的最终调用是委托给了另一个 doCreateBean () 方法进行的

这里面有如下一段代码：

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

// 实例化当前尝试获取的bean对象，比如A对象和B对象都是在这里实例化的
BeanWrapper instanceWrapper = null;
if (mbd.isSingleton()) {
instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
}
if (instanceWrapper == null) {
instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
}

// 判断Spring是否配置了支持提前暴露目标bean，也就是是否支持提前暴露半成品的bean
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences
&& isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
if (earlySingletonExposure) {

// 如果支持，这里就会将当前生成的半成品的bean放到singletonFactories中，这个singletonFactories
// 就是前面第一个getSingleton()方法中所使用到的singletonFactories属性，也就是说，这里就是
// 封装半成品的bean的地方。而这里的getEarlyBeanReference()本质上是直接将放入的第三个参数，也就是
// 目标bean直接返回
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));

}

try {
// 在初始化实例之后，这里就是判断当前bean是否依赖了其他的bean，如果依赖了，
// 就会递归的调用getBean()方法尝试获取目标bean
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
} catch (Throwable ex) {
// 省略…
}

return exposedObject;
}

到这里，Spring 整个解决循环依赖问题的实现思路已经比较清楚了。对于整体过程，读者朋友只要理解两点：

Spring 是通过递归的方式获取目标 bean 及其所依赖的 bean 的；

Spring 实例化一个 bean 的时候，是分两步进行的，首先实例化目标 bean，然后为其注入属性。

结合这两点，也就是说，Spring 在实例化一个 bean 的时候，是首先递归的实例化其所依赖的所有 bean，直到某个 bean 没有依赖其他 bean，此时就会将该实例返回，然后反递归的将获取到的 bean 设置为各个上层 bean 的属性的。

结语

就以这段话自勉、共勉吧。越努力、越幸运，如果你不是官二代、富二代、红二代，那么请记住：勤奋才是改变你命运的唯一捷径。
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