往期回顾:
Bean的生命周期指的就是:在Spring中,Bean是如何生成的?Bean的生成步骤如下:(PS:这里不会对Bean的生命周期进行详细的描述,只描述一下大概的过程)
说到循环依赖大家都不陌生,循环依赖的代码,就是如下:
@Component
public class CircularA {
@Autowired
CircularB b;
}
@Component
public class CircularB {
@Autowired
CircularA a;
}
但是大家有没有想过,循环依赖是如何产生的,然后又是怎么解决的呢?这里,我想给大家推演一下,就像咱是Spring作者一样,思考如何解决循环依赖。
在这里,我还是想提前给大家先大概介绍一下,在获取单例bean的时候,Spring源码出现的3个Map是怎样的,用来存储什么的。分别如下:
Map singletonObjects
:一级缓存。这个就是我们常说的单例池,这里存放的bean,是经历了完整Spring生命周期的,【走完了Spring所设计的生命周期】(这里的经历完整生命周期不是说非得要经历什么实例化前后、初始化前后。简单说,是:Spring认可的,成熟的Bean)Map earlySingletonObjects
:二级缓存。直接直译过来,这里存的是【早期单例Bean】。何为早期?就是相对前面的【成熟Bean】,【还没有走完生命周期】的Bean。Map> singletonFactories
:三级缓存。直译过来是【单例bean的工厂】。其实我还是喜欢用一个之前提到过的专有名词去解释:生产Bean的钩子方法缓存。注意:下图的bean生命周期流程图不代表真正的周期,为了方便我只是简单拿了几个处理而已。
我们先来看个图,在没有三级缓存之前,只有一个一级缓存的时候,如果A依赖了B,B依赖了A,那么就会造成下面的现象:
很显然,在我们刚开创建的过程中,单例池里面是不会有对象B,也不会有对象A的。毕竟它们才走到第二步【注入属性】,它是在最后一步才会把生成好的对象放入单例池中。所以,上图的情况,如果没有外部干预的话,在这两个bean之间就形成了一个闭环,无法解开了。这显然不是我们想要的结果,对吧。那这个问题该如何解决呢?
这时候一个很正常的想法是,我提前放入到单例池里面不就行了吗,如下所示:
这样不就打破了吗?嘿嘿嘿
只能说有点道理,但不多。因为,Spring拿对象其实就是从单例池里面拿,所以这么做,相当于提前把【未走完生命周期的半成品对象】暴露出去了。这样子,在多线程环境下,如果有人来访问单例池,直接拿到了这个BeanA,然后去调用里面的方法,在没有【属性注入】过的情况下,不就G了吗?是的,这就是并发安全问题!这里只能直接pass这个方案了。
PS:当然,我知道会有人说一级缓存上锁可以解决,啊,是的,可以。但是你有没有想过性能怎么样呢…
一个很正常的思考,我新增一个Map,在实例化后即刻存起来不就得了呗。反正都已经实例化了,地址已经固定了,后面再怎么操作都是对这个地址上的对象操作,提前把这个对象暴露出去,完全不影响结果啊。
如上图所示,那我新增一个中间缓存Map来存储之前实例化后的对象,总可以吧?嗯,从流程图上来看,这个真的好像是最终答案了。
不过,如果这时候我问你【AOP怎么办】或者准确说,需要的是【代理对象怎么办】,阁下将如何应对呢?很显然啊,这个中间表存放的是原始对象,可是有时候我需要的是代理对象啊。看吧,这样稍微一推敲,又出现问题了。那好,我们继续完善这个方案就是了
(PS:这个问题意味着,我们不得不在这一步考虑提前进行AOP代理。大家要记住这个结论)
(注意:我这里只是举例需要AOP,其实是指,任何需要代理的过程。你想嘛,是不是存在多级代理的情况)
(注意:我这里只是举例需要AOP,其实是指,任何需要代理的过程。你想嘛,是不是存在多级代理的情况)
(注意:我这里只是举例需要AOP,其实是指,任何需要代理的过程。你想嘛,是不是存在多级代理的情况)
就这样,多加上一步AOP过程不就行了嘛,嘿嘿嘿。不过按照惯例,我已经【嘿嘿嘿】了,所以肯定得问一句:真的行吗?哈,真的行!确实没问题了。那为什么,还要三级缓存呢?
讲到这里,我就要开始装逼了。(我甚至怀疑Spring这么写也是在装逼,哈哈,开个玩笑)
其实这个网上挺多论调的,我也是总结了百家之长,再结合我课堂上老师说的,总结出了以下结论:
PS:所以到了这里大家伙知道这个【生命周期被打破】如何理解了吗?如果我们在实例化后就做判断是否需要做AOP的话,等于,还没【属性注入】,还没做【初始化前】、【初始化】、【初始化后】等等生命周期呢,就要开始做AOP了,直接把AOP过程从【初始化后】移到【属性注入之前】。并且呀,在实现这个AOP的过程中,你还得调用类似如下的方法:
for(BeanPostProcessor bp : this.beanPostProcessorsCache) { bp.postProcessAfterInitialization(bean); }
但是这个代码,其实在后面的【初始化后】也会被调用的。我猜有的朋友会这么说:那我循环遍历那几个指定的、实现了AOP的BeanPostProcessor不就行了吗?嗯,说实在确实行。不过,还是跟上面说的,如果我们站在Spring的角度来看:AOP不过也是我IOC的一个拓展内容而已。这么来看的话,这么实现就侵入有点大了,而且语义上也稍微变了。
其实2、3要结合起来,一起建立在【1】最后的挣扎上,即我还是要在【实例化】完成后就开始判断【是否需要AOP】。首先,你们还记得,为什么要提前判断AOP吗?因为循环依赖的需要嘛。换句话说吗,我们其实是在【存在循环依赖】的情况下,才需要【判断是否AOP】的,对吧?也就是【不存在循环依赖】的时候根本就不需要。所以这里如果直接判断AOP,粒度是不是偏大了呢?
我想,针对【粒度偏大】这个问题,非常聪明的那些同学已经联想到了我前面给大家说的【第三级缓存】的设计了,诶,我把它设计成钩子函数缓存不就行了嘛,就是用Spring的【1级+3级】构成的二级缓存也能解决粒度大的问题啊?(这个理解起来有点难度,大家好好翻翻lambda表达式),如下:
(PS:该map对应的是Spring的第三级缓存)
Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16)
singletonFactories.put(beanName, ()->{determinedAop(bean);});
void determinedAop(Object bean) {
Object exposedObject = object;
if (object 是否需要被代理) {
exposedObject = 代理对象obejct;
}
return exposedObject;
}
是的,这样看起来有点那个意思了。不过还少了一个判断,那就是判断【是否存在循环依赖】。这个也很好办,判断上面说的这个map有没有值就行了。(PS:我是这么认为的。但是Spring中新增了一个set来存储创建中的bean的名字。这个感兴趣的朋友看我最后面的内容吧)
但是这样的方式,够了吗?不够的。为什么,那如果我存在第三个需要循环依赖的类呢?如下所示:
@Component
public class CircularA {
@Autowired
CircularB b;
@Autowired
CircularC c;
}
@Component
public class CircularB {
@Autowired
CircularA a;
}
@Component
public class CircularC {
@Autowired
CircularA a;
}
效果如下:
通过图片可能也看不出来,我直接提示大家吧。下面这个:
因为你上面的中间map存的是回调函数,这个函数,如果存在代理的话,你是不是每次都返回一个新的对象???这显然不符合我们的预期啊,单例啊,在B和C中注入的A应该是同一个才对的!怎么办?存起来咯只能。但是能不能直接把它放到单例池呢?不行的,大家知道为什么吗?哈,跟1.1说的原因是一样一样的。
所以,这里就引入了另一个缓存map,用来缓存上面说的bean。这里称之为:早期bean。(PS:该map对应的是Spring的第二级缓存)
至此,三级缓存都已经引入来了。同学们学废了吗
上面提到了,在判断是否存在循环依赖的时候,虽然我觉得可以使用第三级的map来判断,毕竟这个存在也代表了【创建中】嘛。但是Spring中新增了一个set来存储创建中的bean的名字。为什么会这样子,我觉得有以下几点原因:
singletonsCurrentlyInCreation
的Set来判断的。然后大家伙可以点开来去看看这个判断被引用的地方,会发现,被引用的地方很多,而且跨越的生命周期更宽。或者咱换句话说吧, 很多地方都需要判断bean是否【创建中】,所以新增了一个set来保存。而使用第三级map来判断,只适用于【循环依赖】那个场景。所以,既然已经有一个set了,直接使用它就好了,语义也更清晰。注意啊,我在3.1、3.2、3.3的做法只是完善2.2的方案,还记得2.2的结论吗?【我们不得不在这一步考虑提前进行AOP】,也就是无可避免的,后面的完善方案也只是尽量减小粒度而已。
啊,我是真怕自己没讲清楚。也怕大伙没搞清楚。再给一个推理演进图。
循环依赖的源码入口,就在AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean()
,看这个名字,大家伙多少应该有点印象吧?实例化的时候不也会经过这个方法嘛。其实严格说起来这里的源码没啥好讲的,主要是弄懂它底层原理就好了。我随便给大家贴一下吧,大家注意里面的注释,我会在跟【循环依赖】有关的代码给大家标明一下:
protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
throws BeanCreationException {
// 实例化bean
BeanWrapper instanceWrapper = null;
if (mbd.isSingleton()) {
instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
}
if (instanceWrapper == null) {
instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
}
Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
Class<?> beanType = instanceWrapper.getWrappedClass();
if (beanType != NullBean.class) {
mbd.resolvedTargetType = beanType;
}
// 合并beanDefinition Bean后置处理器
synchronized (mbd.postProcessingLock) {
if (!mbd.postProcessed) {
try {
applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);
}
catch (Throwable ex) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
"Post-processing of merged bean definition failed", ex);
}
mbd.postProcessed = true;
}
}
// 【循环依赖】关键源码一
// 这里就是我们在分析中说的注册钩子方法,判断是否需要【循环依赖】
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
if (earlySingletonExposure) {
if (logger.isTraceEnabled()) {
logger.trace("Eagerly caching bean '" + beanName +
"' to allow for resolving potential circular references");
}
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}
// 【循环依赖】关键源码二
// 但是这里看不出来,因为AOP就是在下面的initializeBean里面的,需要挖掘一下才能找到
Object exposedObject = bean;
try {
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
catch (Throwable ex) {
if (ex instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException) ex).getBeanName())) {
throw (BeanCreationException) ex;
}
else {
throw new BeanCreationException(
mbd.getResourceDescription(), beanName, "Initialization of bean failed", ex);
}
}
// 【循环依赖】关键源码三
if (earlySingletonExposure) {
Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
if (earlySingletonReference != null) {
if (exposedObject == bean) {
exposedObject = earlySingletonReference;
}
else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet<>(dependentBeans.length);
for (String dependentBean : dependentBeans) {
if (!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {
actualDependentBeans.add(dependentBean);
}
}
if (!actualDependentBeans.isEmpty()) {
throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName,
"Bean with name '" + beanName + "' has been injected into other beans [" +
StringUtils.collectionToCommaDelimitedString(actualDependentBeans) +
"] in its raw version as part of a circular reference, but has eventually been " +
"wrapped. This means that said other beans do not use the final version of the " +
"bean. This is often the result of over-eager type matching - consider using " +
"'getBeanNamesForType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.");
}
}
}
}
// Register bean as disposable.
try {
registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
}
catch (BeanDefinitionValidationException ex) {
throw new BeanCreationException(
mbd.getResourceDescription(), beanName, "Invalid destruction signature", ex);
}
return exposedObject;
}
如上所示,上面有3段比较关键的源码。
这里第一段关键源码如下:
// 【循环依赖】关键源码一
// 这里就是我们在分析中说的注册钩子方法,判断是否需要【循环依赖】
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
if (earlySingletonExposure) {
if (logger.isTraceEnabled()) {
logger.trace("Eagerly caching bean '" + beanName +
"' to allow for resolving potential circular references");
}
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}
allowCircularReferences
判断是否【允许循环依赖】,isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)
判断是否【存在循环依赖】。接着调用addSingletonFactory
注册了一个钩子方法getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean)
。钩子方法实现如下:
protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {
Object exposedObject = bean;
if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
for (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessorCache().smartInstantiationAware) {
exposedObject = bp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
}
}
return exposedObject;
}
看,这里出现了一个【智能的能感知实例化的Bean后置处理器SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor
】。并且我们调用它的getEarlyBeanReference
方法获得了一个【早期bean】对象的引用。诶,这个【早期bean】一出来就很熟悉,二级缓存嘛,没毛病吧?
从这一点不难看出,这个Bean后置处理器跟Spring的AOP实现有非常大的关系了。但我想提前告诉大家,其实AOP的实现最核心的一个类,是这个接口的一个实现类AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator
,至于怎么挖掘的,后面介绍AOP的课程再大家。但最终,我们深究getEarlyBeanReference
这个方法,最终它的实现源码如下:(PS:当我们调用了如下方法的时候,意味着提前进行AOP判断了)
public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}
这个源码就很简单了,看名字基本就知道啥意思。最后return wrapIfNecessary
无非就是原始对象,或者代理对象嘛,视【是否需要AOP】而定。
那大家伙可能会疑问,第二行this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
缓存是干哈子的呢?诶,正常的AOP是在【初始化后】的,你现在提前了,不得记录一下啊?你不记录的化,难道走到【初始化后】的时候再进行一次AOP吗?嘿,就这个道理。
第二段关键源码说是这个:
// 【循环依赖】关键源码二
// 但是这里看不出来,因为AOP就是在下面的initializeBean里面的,需要挖掘一下才能找到
Object exposedObject = bean;
try {
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
但其实是想说initializeBean
里面的【初始化后】处理。我估计有经验的同学,或者看过我前面介绍Spring的同学应该知道【初始化后】是哪个方法吧,我就不索引了,直接给调用源码看看:
@Override
public Object applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(Object existingBean, String beanName)
throws BeansException {
Object result = existingBean;
for (BeanPostProcessor processor : getBeanPostProcessors()) {
Object current = processor.postProcessAfterInitialization(result, beanName);
if (current == null) {
return result;
}
result = current;
}
return result;
}
调用处是这样的,但是处理AOP的那个Bean后置处理器源码如下,中间我就不索引了,这里只是给大家看看有个印象:
@Override
public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) {
if (bean != null) {
Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}
}
return bean;
}
看,这里就是利用了earlyProxyReferences
判断一下是否已经提前进行过AOP了。但这里有一个很重要的细节,下面讲第三段关键源码的时候要用到!
即:当this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) == bean
的时候,表示我有提前进行过AOP,此时是直接返回原始对象,而不是代理对象!(正常逻辑,没有提前AOP的时候,这里返回的是代理对象)。记住这个结论,下面会考
如下:(注意:进入这段代码有个关键前提,即:earlySingletonExposure==true
,这表示,之前存在过循环依赖!)
// 【循环依赖】关键源码三
if (earlySingletonExposure) {
Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
if (earlySingletonReference != null) {
if (exposedObject == bean) {
exposedObject = earlySingletonReference;
}
else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet<>(dependentBeans.length);
for (String dependentBean : dependentBeans) {
if (!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {
actualDependentBeans.add(dependentBean);
}
}
if (!actualDependentBeans.isEmpty()) {
throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName,
"Bean with name '" + beanName + "' has been injected into other beans [" +
StringUtils.collectionToCommaDelimitedString(actualDependentBeans) +
"] in its raw version as part of a circular reference, but has eventually been " +
"wrapped. This means that said other beans do not use the final version of the " +
"bean. This is often the result of over-eager type matching - consider using " +
"'getBeanNamesForType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.");
}
}
}
}
说实在,讲这个挺麻烦的,而且这个知识有点冷门,也很难描述,估计大家不常遇到。不过,我们可以通过最后抛出的异常信息大概知道,这里要处理的逻辑是什么,翻译如下:
异常直译:名称为“beanName”的Bean已经在其早期版本中作为循环引用的一部分被注入到其他Bean [xxxx] 中,但最终还是被包装(包装的意思是:代理)。这意味着上述其他bean使用的不是最终版本的bean。
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
讲人话:名为beanName的Bean早在循环依赖中已经被【AOP代理】包装了一次,但是后期又在其他处理中被再次【代理包装】了。这就导致,先前在【循环依赖】中被注入的代理bean,不是最新的代理bean。如果遇到了这个情况,只能报错了
看,通过上面的翻译就很清晰的知道咋回事了。事儿就是这么个事儿,问题就是这个问题。
但其实Spring源码还有个毛病。由于2.2结论的存在,可能会导致如下图黑色判断框里面说的情况,接着就报错了:
过程是因为,实例化A的过程中,由于A与B产生了循环依赖,并且,A的AOP代理对象是在B的过程中,用钩子方法对象生成的,所以,在创建A的过程中,A是无法感知到自己被生成了AOP代理的!所以在后期,走到了【初始化后】的流程的时候,又由于2.2结论的原因,用原有对象,被Async代理了!可怕!这显然不是我们想要的!
其实思路很直接,既然这个问题是循环依赖产生的,那就打破循环依赖吧!hold on hold on,你该不会以为我叫你改变类结构吧?不是的。那大家思考一下,有什么办法在不改变类结构的情况下打破循环依赖呢?
说到这里我们回想一下,你还记得循环依赖产生的原因是什么吗?不就是因为属性,需要【串行注入】吗?通俗解释就是,因为我在创建bean的过程中,就需要注入属性嘛。那有办法,在创建bean的时候先不注入属性吗?还真有,@Lazy
注解。