Spring的循环依赖问题

什么是循环依赖

循环依赖也是循环引用,就是两个或多个Bean之间存在依赖关系,形成闭环

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当Spring容器在创建A时,会发现其引用了B,从而会去创建B。同样的,在创建B时,会先创建C,而在创建C时,又先去创建A。最后A、B和C之间相互等待,谁都没有创建成功。

如何检测到存在循环依赖

可以Bean在创建的时候给其打个标记,如果递归调用回来发现正在创建的话,即可说明循环依赖

如何解决

Spring的循环依赖的理论实际上是基于Java的引用传递,当我们获取到对象的引用时,对象的field属性是可以延后设置的(但是构造器必须是在获取引用之前)

在上篇文章讲解Bean的加载时,就使用到了循环依赖问题,但没有细讲。
在上文中也提到在依赖注入时有两个重要的方法。

  • createBeanInstance: 实例化,其实也就是调用对象的构造方法实例化对象
  • populateBean: 填充属性,这一步主要是多bean的依赖属性进行填充

Spring 仅为单例模式下的Bean进行循环依赖的解决,但没有为原型模式下的Bean提供解决方法,会直接报错。

要解决循环依赖问题应该从初始化过程入手,对于单例而言,在Spring整个生命周期内,有且只有一个对象,所以很容易想到这个对象应该存放在Cache中,Spirng为了解决单例模式下的循环依赖问题,使用了三级缓存

public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {

   /** Cache of singleton objects: bean name --> bean instance */
  private final Map singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);    /** Cache of singleton factories: bean name --> ObjectFactory */
  private final Map> singletonFactories = new HashMap<>(16);    /** Cache of early singleton objects: bean name --> bean instance */
  private final Map earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);
  • singletonFactories: 一级缓存,用于存放完全初始化好的bean
  • earlySingletonObjects:二级缓存,存放原始的bean对象(还没有填充属性),用于解决循环依赖
  • singletonFactories: 三级缓存,存放bean工厂对象,用于解决循环依赖

在getSingleton()中对单例bean的获取时就考虑到循环问题的解决。

@Nullable
    protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
        Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
        if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
            synchronized (this.singletonObjects) {
                singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
                if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
                    ObjectFactory singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
                    if (singletonFactory != null) {
                        singletonObject = singletonFactory.getObject();
                        this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
                        this.singletonFactories.remove(beanName);
                    }
                }
            }
        }
        return singletonObject;
    }

先解释一下中间代码的一个判别方法 isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)

它会判断当前的单例bean是否正字创建中,也就是还没有初始化完成。
比如:A的构造器依赖了B对象所以要先去创建B对象,或者在Ade populateBean过程中依赖了B对象,也要先去创建B对象,此时的A就是处于创建中的状态。

在整个过程中,Spring会先从一级缓存singletonObjects中尝试获取缓存的bean,如果没有,
则从二级缓存earlySingletonObjects中获取。
如果还没有且允许可以从singletonFactories中通过getObjects获取对象时,
则从三级缓存singletonFactories中获得该bean的工厂类,并通过getObjects()方法获取到。

如果从第三缓存中获取到,则需要将该bean从singletonFactories移除,并加入到earlySingletonObjects中,也就说该bean从第三缓存降到了第二缓存。

此时,可能会有疑问,那个第三缓存中的bean的factory类是什么时候创建存储的呢,实际上在上面文章中也有提到,在本文中再仔细讲解一下,加强前后的逻辑性。

在创建bean时会调用AbstractAutowireCapableBeanFactory.doCreateBean()
中间这一一步:

boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
        isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
if (earlySingletonExposure) {
    if (logger.isDebugEnabled()) {
        logger.debug("Eagerly caching bean '" + beanName +
                "' to allow for resolving potential circular references");
    }
    // 为避免后期循环依赖,可以在bean初始化完成前将创建实例的ObjectFactory加入工厂
    /**
     * getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean)方法:
     * 对bean再一次依赖引用,主要应用SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor
     * 其中我们熟知的AOP就是在这里将advice动态织入bean中,若没有则直接返回bean,不做任何处理
     */
    addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}
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;
}

在 getEarlyBeanReference 函数中并没有太多的逻辑处理,或者说除了后处理器的调用外没有别的处理工作。

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