【Spring】Spring之循环依赖底层源码解析

什么是循环依赖

A依赖了B,B依赖了A。

示例:

// A依赖了B
class A{
	public B b;
}

// B依赖了A
class B{
	public A a;
}

其实,循环依赖并不是问题,因为对象之间相互依赖是很正常的事情。
示例:

A a = new A();
B b = new B();

a.b = b;
b.a = a;

如上,A和B就相互依赖了,代码运行也是没问题的。

Spring存在循环依赖:
在Spring中,一个对象并不是简单new出来的,而是会经过一系列Bean的生命周期,就是因为Bean的生命周期所以才会出现循环依赖问题。在Spring中,出现循环依赖的场景很多,有的场景Spring自动帮我们解决了,而有的场景则需要程序员来解决。

要明白Spring中的循环依赖,得先明白Spring中Bean的生命周期。

Bean的生命周期

Bean的生命周期指的是,在Spring中Bean是如何生成的,大概流程如下:

  1. Spring扫描class得到BeanDefinition
  2. 根据得到的BeanDefinition去生成bean
  3. 首先根据class推断构造方法
  4. 根据推断出来的构造方法,反射(new对象),得到一个对象(暂时叫做原始对象)
  5. 填充原始对象中的属性(依赖注入)
  6. 如果原始对象中的某个方法被AOP了,那么则需要根据原始对象生成一个代理对象
  7. 把最终生成的代理对象放入单例池(singletonObjects)中,下次getBean时就直接从单例池拿即可

在第4步得到一个原始对象后,第5步Spring需要给对象中的属性进行依赖注入,比如:
A类中存在一个B类的b属性,所以,当A类生成了一个原始对象之后,就会去给b属性去赋值,此时就会根据b属性的类型和属性名去BeanFactory中去获取B类所对应的单例bean。
如果此时BeanFactory中存在B对应的Bean,那么直接拿来赋值给b属性。
如果此时BeanFactory中不存在B对应的Bean,则需要生成一个B对应的Bean,然后赋值给b属性,就会经过B的Bean的生命周期。
那么在创建B类的Bean的过程中,如果B类中存在一个A类的a属性,那么在创建B的Bean的过程中就需要A类对应的Bean,但是,触发B类Bean的创建的条件是A类Bean在创建过程中的依赖注入,所以这里就出现了循环依赖
ABean创建-->依赖了B属性-->触发BBean创建--->B依赖了A属性--->需要ABean(但ABean还在创建过程中)
此时ABean和BBean都创建不出来。

Spring的三级缓存机制解决的Bean的循环依赖。

三级缓存

三级缓存说明:

  • singletonObjects(一级缓存)

缓存的是已经经历了完整生命周期的bean对象。

  • earlySingletonObjects(二级缓存)

缓存的是早期的bean对象。
早期表示Bean的生命周期还没走完就把这个Bean放入了earlySingletonObjects。
这个bean如果要经过AOP,那么就会把代理对象放入earlySingletonObjects中,否则就是把原始对象放入earlySingletonObjects,但是不管怎么样,就算是代理对象,代理对象所代理的原始对象也是没有经过完整生命周期的**。**

  • singletonFactories(三级缓存)

缓存的是一个ObjectFactory,也就是一个Lambda表达式。
在每个Bean的生成过程中,经过实例化得到一个原始对象后,都会提前基于原始对象暴露一个Lambda表达式,并保存到三级缓存中,这个Lambda表达式可能用到,也可能用不到,如果当前Bean没有出现循环依赖,那么这个Lambda表达式没用,当前bean按照自己的生命周期正常执行,执行完后直接把当前bean放入singletonObjects中,如果当前bean在依赖注入时发现出现了循环依赖(当前正在创建的bean被其他bean依赖了),则从三级缓存中拿到Lambda表达式,并执行Lambda表达式得到一个对象,并把得到的对象放入二级缓存(如果当前Bean需要AOP,那么执行lambda表达式,得到就是对应的代理对象,如果无需AOP,则直接得到一个原始对象)。

图示:

【Spring】Spring之循环依赖底层源码解析_第1张图片
A的Bean在创建过程中,在进行依赖注入之前,先把A的原始Bean放入缓存(提早暴露,只要放到缓存了,其他Bean需要时就可以从缓存中拿了),放入缓存后,再进行依赖注入,此时A的Bean依赖了B的Bean,如果B的Bean不存在,则需要创建B的Bean,而创建B的Bean的过程和A一样,也是先创建一个B的原始对象,然后把B的原始对象提早暴露出来放入缓存中,然后在对B的原始对象进行依赖注入A,此时能从缓存中拿到A的原始对象(虽然是A的原始对象,还不是最终的Bean),B的原始对象依赖注入完了之后,B的生命周期结束,那么A的生命周期也能结束。

通过缓存earlySingletoneObjects已经解决了循环依赖的问题,为什么还需要第三级缓存singletoneFactories呢?

如果A的原始对象注入给B的属性之后,A的原始对象进行了AOP产生了一个代理对象,此时就会出现,对于A而言,它的Bean对象其实应该是AOP之后的代理对象,而B的a属性对应的并不是AOP之后的代理对象,这就产生了冲突。即B依赖的A(非代理对象)和最终的A(代理对象)不是同一个对象。

AOP就是通过一个BeanPostProcessor来实现的,在Spring中AOP利用的要么是JDK动态代理,要么CGLib的动态代理,所以如果给一个类中的某个方法设置了切面,那么这个类最终就需要生成一个代理对象。
一般过程:A类—>生成一个普通对象–>属性注入–>基于切面生成一个代理对象–>把代理对象放入singletonObjects单例池中。此时A生成了两个Bean。

为了在Spring实现IOC的同时实现AOP,需要引入三级缓存singletoneFactories。

singletonFactories中存的是某个beanName对应的ObjectFactory,在bean的生命周期中,生成完原始对象之后,就会构造一个ObjectFactory存入singletonFactories中。这个ObjectFactory是一个函数式接口,所以支持Lambda表达式:() -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean)。

getEarlyBeanReference方法作用:

  1. 首先得到一个cachekey,cachekey就是beanName。
  2. 然后把beanName和bean(这是原始对象)存入earlyProxyReferences中。
  3. 调用wrapIfNecessary进行AOP,得到一个代理对象。

将ObjectFactory存入singletonFactories时并不会执行lambda表达式,即不会执行getEarlyBeanReference方法。

在创建B依赖A时:
从singletonFactories根据beanName得到一个ObjectFactory,然后执行ObjectFactory,也就是执行getEarlyBeanReference方法,此时会得到一个A原始对象经过AOP之后的代理对象,然后把该代理对象放入earlySingletonObjects中,注意此时并没有把代理对象放入singletonObjects中,因为此时A原始对象还没有进行属性填充。
当B创建完了之后,A继续进行生命周期,而A在完成属性注入后,会按照它本身的逻辑去进行AOP,而此时A原始对象已经经历过了AOP,所以对于A本身而言,不会再去进行AOP了,那么怎么判断一个对象是否经历过了AOP呢?会利用earlyProxyReferences,在AbstractAutoProxyCreator的postProcessAfterInitialization方法中,会去判断当前beanName是否在earlyProxyReferences,如果在则表示已经提前进行过AOP了,无需再次进行AOP。进行了AOP的判断后,以及BeanPostProcessor的执行之后,就需要把A对应的代理对象从earlySingletonObjects中找到并放入singletonObjects中了。

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