21、spring循环依赖 问题

1、什么是循环依赖？

多个bean之间相互依赖，形成了一个闭环。比如：A依赖于B、B依赖于C、C依赖于A。

通常来说，如果问Spring容器内部如何解决循环依赖，一定是指默认的单例Bean中，属性互相引用的场景。

两种注入方式对循环依赖的影响

循环依赖官网说明：

结论：

我们AB循环依赖问题只要A的注入方式是setter且singleton ，就不会有循环依赖问题。

2、循环依赖纯java实验

循环依赖现象在spring容器中注入依赖的对象，有2种情况

• 构造器方式注入依赖（不可行）
• 以set方式注入依赖（可行）

//构造器方式注入依赖（不可行）
@Component
public class ServiceB{
    private ServiceA serviceA;
    
    public ServiceB(ServiceA serviceA){
        this.serviceA = serviceA;
    }
}

@Component
public class ServiceA{
    private ServiceB serviceB;
    
    public ServiceA(ServiceB serviceB){
        this.serviceB = serviceB;
    }
}


public class ClientConstructor{
    public static void main(String[] args){
        new ServiceA(new ServiceB(new ServiceA()));//这会抛出编译异常
    }
}

以set方式注入依赖（可行）

@Component
public class ServiceBB{
    private ServiceAA serviceAA;
    
    public void setServiceAA(ServiceAA serviceAA){
        this.serviceAA = serviceAA;
        System.out.println("B里面设置了A");
    }
}

@Component
public class ServiceAA{
    private ServiceBB serviceBB;
    
    public void setServiceBB(ServiceBB serviceBB){
        this.serviceBB = serviceBB;
        System.out.println("A里面设置了B");
    }
}

public class ClientSet{
    public static void main(String[] args){
        //创建serviceAA
        ServiceAA a = new ServiceAA();
        //创建serviceBB
        ServiceBB b = new ServiceBB();
        //将serviceA入到serviceB中
        b.setServiceAA(a);
        //将serviceB法入到serviceA中
        a.setServiceBB(b);
    }
}

输出结果：

B里面设置了A
A里面设置了B

spring循环依赖bug演示:
beans：A，B

public class A {

	private B b;

	public B getB() {
		return b;
	}

	public void setB(B b) {
		this.b = b;
        System.out.println("A call setB.");
	}
}

public class B {

	private A a;

	public A getA() {
		return a;
	}

	public void setA(A a) {
		this.a = a;
        System.out.println("B call setA.");
	}	
}

运行类

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

public class ClientSpringContainer {

	public static void main(String[] args) {
		ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");
		A a = context.getBean("a", A.class);
		B b = context.getBean("b", B.class);
	}
}

默认的单例(Singleton)的场景是支持循环依赖的，不报错
beans.xml

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
	xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p"
	xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
	xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop" xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"
	xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans 
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-4.0.xsd
       http://www.springframework.org/schema/context 
       http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-4.0.xsd
       http://www.springframework.org/schema/tx 
       http://www.springframework.org/schema/tx/spring-tx-4.0.xsd
       http://www.springframework.org/schema/aop
       http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop-4.0.xsd">
    
    <bean id="a" class="com.lun.interview.circular.A">
    	<property name="b" ref="b">property>
    bean>
    <bean id="b" class="com.lun.interview.circular.B">
    	<property name="a" ref="a">property>
    bean>
    
beans>

输出结果

00:00:25.649 [main] DEBUG org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext - Refreshing org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext@6d86b085
00:00:25.828 [main] DEBUG org.springframework.beans.factory.xml.XmlBeanDefinitionReader - Loaded 2 bean definitions from class path resource [beans.xml]
00:00:25.859 [main] DEBUG org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory - Creating shared instance of singleton bean 'a'
00:00:25.875 [main] DEBUG org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory - Creating shared instance of singleton bean 'b'
B call setA.
A call setB.

原型(Prototype)的场景是不支持循环依赖的，会报错:

beans.xml

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
	xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p"
	xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
	xmlns:aop="http://www.springframework.org/schema/aop" xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"
	xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans 
       http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-4.0.xsd
       http://www.springframework.org/schema/context 
       http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-4.0.xsd
       http://www.springframework.org/schema/tx 
       http://www.springframework.org/schema/tx/spring-tx-4.0.xsd
       http://www.springframework.org/schema/aop
       http://www.springframework.org/schema/aop/spring-aop-4.0.xsd">
    
    <bean id="a" class="com.lun.interview.circular.A" scope="prototype">
    	<property name="b" ref="b">property>
    bean>
    <bean id="b" class="com.lun.interview.circular.B" scope="prototype">
    	<property name="a" ref="a">property>
    bean>
    
beans>

输出结果

重要结论(spring内部通过3级缓存来解决循环依赖) - DefaultSingletonBeanRegistry

只有单例的bean会通过三级缓存提前暴露来解决循环依赖的问题，而非单例的bean，每次从容器中获取都是一个新的对象，都会重新创建，所以非单例的bean是没有缓存的，不会将其放到三级缓存中。

• 第一级缓存（也叫单例池）singletonObjects：存放已经经历了完整生命周期的Bean对象。

• 第二级缓存：earlySingletonObjects，存放早期暴露出来的Bean对象，Bean的生命周期未结束（属性还未填充完。

• 第三级缓存：Map> singletonFactories，存放可以生成Bean的工厂。

源码如下：

package org.springframework.beans.factory.support;

...

public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {

	/** 
	单例对象的缓存:bean名称—bean实例，即:所谓的单例池。
	表示已经经历了完整生命周期的Bean对象
	第一级缓存
	*/
	private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);

	/**
	早期的单例对象的高速缓存: bean名称—bean实例。
	表示 Bean的生命周期还没走完（Bean的属性还未填充）就把这个 Bean存入该缓存中也就是实例化但未初始化的 bean放入该缓存里
	第二级缓存
	*/
	private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);

	/**
	单例工厂的高速缓存:bean名称—ObjectFactory
	表示存放生成 bean的工厂
	第三级缓存
	*/
	private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);
 
    ...
}

3、A / B两对象在三级缓存中的迁移说明

1、A创建过程中需要B，于是A将自己放到三级缓里面，去实例化B。

2、B实例化的时候发现需要A，于是B先查一级缓存，没有，再查二级缓存，还是没有，
再查三级缓存，找到了A然后把三级缓存里面的这个A放到二级缓存里面，并删除三级缓存里面的A。

3、B顺利初始化完毕，将自己放到一级缓存里面（此时B里面的A依然是创建中状态)，然后回来接着创建A，
此时B已经创建结束，直接从一级缓存里面拿到B，然后完成创建，并将A自己放到一级缓存里面。

4、spring三级缓存解决循环依赖的总结

Spring创建 bean主要分为两个步骤：

1、创建原始bean对象

2、接着去填充对象属性和初始化

每次创建 bean之前，我们都会从缓存中查下有没有该bean，因为是单例，只能有一个

当我们创建 beanA的原始对象后，并把它放到三级缓存中，接下来就该填充对象属性了，这时候发现依赖了beanB，接着就又去创建beanB，同样的流程，创建完beanB填充属性时又发现它依赖了beanA又是同样的流程，
不同的是：这时候可以在三级缓存中查到刚放进去的原始对象beanA.所以不需要继续创建，用它注入 beanB，完成 beanB的创建

既然 beanB创建好了，所以 beanA就可以完成填充属性的步骤了，接着执行剩下的逻辑，闭环完成

Spring解决循环依赖依靠的是Bean的"中间态"这个概念，而这个中间态指的是已经实例化但还没初始化的状态—>半成债。实例化的过程又是通过构造器创建的，如果A还没创建好出来怎么可能提前曝光，所以构造器的循环依赖无法解决。”对

Spring为了解决单例的循坏依赖问题，使用了三级缓存：

其中一级缓存为单例池(singletonObjects)。

二级缓存为提前曝光对象(earlySingletonObjects)。

三级级存为提前曝光对象工厂(singletonFactories) 。

假设A、B循环引用，实例化A的时候就将其放入三级缓存中，接着填充属性的时候，发现依赖了B，同样的流程也是实例化后放入三级缓存，接着去填充属性时又发现自己依赖A，这时候从缓存中查找到早期暴露的A，没有AOP代理的话，直接将A的原始对象注入B，完成B的初始化后，进行属性填充和初始化，这时候B完成后，就去完成剩下的A的步骤，如果有AOP代理，就进行AOP处理获取代理后的对象A，注入B，走剩下的流程。

Spring解决循环依赖过程：

1、调用doGetBean()方法，想要获取beanA，于是调用getSingleton()方法从缓存中查找beanA

2、在getSingleton()方法中，从一级缓存中查找，没有，返回null

3、doGetBean()方法中获取到的beanA为null，于是走对应的处理逻辑，
调用getSingleton()的重载方法（参数为ObjectFactory的)

4、在getSingleton()方法中，先将beanA_name添加到一个集合中，用于标记该bean正在创建中。
然后回调匿名内部类的creatBean方法

5、进入AbstractAutowireCapableBeanFactory-->ndoCreateBean，
先反射调用构造器创建出beanA的实例，然后判断:是否为单例、是否允许提前暴露引用
(对于单例一般为true)、是否正在创建中（即是否在第四步的集合中）。
判断为true则将beanA添加到【三级缓存】中

6、对beanA进行属性填充，此时检测到beanA依赖于beanB，于是开始查找beanB

7、调用doGetBean()方法，和上面beanA的过程一样，到缓存中查找beanB，没有则创建，然后给beanB填充属性

8、此时 beanB依赖于beanA，调用getSingleton()获取beanA，
依次从一级、二级、三级缓存中找，此时从三级缓存中获取到beanA的创建工厂，
通过创建工厂获取到singletonObject，此时这个singletonObject指向的就是上面在doCreateBean()方法中实例化的beanA

9、这样beanB就获取到了beanA的依赖，于是beanB顺利完成实例化，
并将beanA从三级缓存移动到二级缓存中

10、随后beanA继续他的属性填充工作，此时也获取到了beanB，beanA也随之完成了创建，
回到getsingleton()方法中继续向下执行，将beanA从二级缓存移动到一级缓存中