spring三级缓存
spring三级缓存
- 什么是循环依赖？
- 如何检测是否存在循环依赖？
- 如何解决循环依赖？
- 多例的情况下，循环依赖问题为什么无法解决？
- 单例的情况下，虽然可以解决循环依赖，是否存在其他问题？
- 为什么采用三级缓存解决循环依赖？如果直接将早期bean丢到二级缓存可以么？
什么是循环依赖？
这个很好理解，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。
代码中表示：
public class A{
B b;
}
public class B{
C c;
}
public class C{
A a;
}
如何检测是否存在循环依赖？
检测循环依赖比较简单，使用一个列表来记录正在创建中的bean，bean创建之前，先去记录中看一下自己是否已经在列表中了，如果在，说明存在循环依赖，如果不在，则将其加入到这个列表，bean创建完毕之后，将其再从这个列表中移除。
Spring如何解决循环依赖的问题
spring创建bean主要的几个步骤：
- 步骤1：实例化bean，即调用构造器创建bean实例
- 步骤2：填充属性，注入依赖的bean，比如通过set方式、@Autowired注解的方式注入依赖的bean
- 步骤3：bean的初始化，比如调用init方法等。
从上面3个步骤中可以看出，注入依赖的对象，有2种情况：
- 通过步骤1中构造器的方式注入依赖
- 通过步骤2注入依赖
先来看构造器的方式注入依赖的bean，下面两个bean循环依赖
@Component
public class ServiceA {
private ServiceB serviceB;
public ServiceA(ServiceB serviceB) {
this.serviceB = serviceB;
}
}
@Component
public class ServiceB {
private ServiceA serviceA;
public ServiceB(ServiceA serviceA) {
this.serviceA = serviceA;
}
}
构造器的情况比较容易理解，实例化ServiceA的时候，需要有serviceB，而实例化ServiceB的时候需要有serviceA，构造器循环依赖是无法解决的，大家可以尝试一下使用编码的方式创建上面2个对象，是无法创建成功的！
再来看看非构造器的方式注入相互依赖的bean，以set方式注入为例，下面是2个单例的bean：serviceA和serviceB：
@Component
public class ServiceA {
private ServiceB serviceB;
@Autowired
public void setServiceB(ServiceB serviceB) {
this.serviceB = serviceB;
}
}
@Component
public class ServiceB {
private ServiceA serviceA;
@Autowired
public void setServiceA(ServiceA serviceA) {
this.serviceA = serviceA;
}
}
如果我们采用硬编码的方式创建上面2个对象，过程如下：
//创建serviceA
ServiceA serviceA = new ServiceA();
//创建serviceB
ServiceB serviceB = new ServiceB();
//将serviceA注入到serviceB中
serviceB.setServiceA(serviceA);
//将serviceB注入到serviceA中
serviceA.setServiceB(serviceB);
由于单例bean在spring容器中只存在一个，所以spring容器中肯定是有一个缓存来存放所有已创建好的单例bean；获取单例bean之前，可以先去缓存中找，找到了直接返回，找不到的情况下再去创建，创建完毕之后再将其丢到缓存中，可以使用一个map来存储单例bean，比如下面这个
Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);
下面来看一下spring中set方法创建上面2个bean的过程
1.spring轮询准备创建2个bean：serviceA和serviceB
2.spring容器发现singletonObjects中没有serviceA
3.调用serviceA的构造器创建serviceA实例
4.serviceA准备注入依赖的对象，发现需要通过setServiceB注入serviceB
5.serviceA向spring容器查找serviceB
6.spring容器发现singletonObjects中没有serviceB
7.调用serviceB的构造器创建serviceB实例
8.serviceB准备注入依赖的对象，发现需要通过setServiceA注入serviceA
9.serviceB向spring容器查找serviceA
10.此时又进入步骤2了
卧槽，上面过程死循环了，怎么才能终结？
可以在第3步后加一个操作：将实例化好的serviceA丢到singletonObjects中，此时问题就解决了。
spring中也采用类似的方式，稍微有点区别，上面使用了一个缓存，而spring内部采用了3级缓存来解决这个问题，我们一起来细看一下。
3级缓存对应的代码：
/** 第一级缓存：单例bean的缓存 */
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);
/** 第二级缓存：早期暴露的bean的缓存 */
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);
/** 第三级缓存：单例bean工厂的缓存 */
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);
下面来看spring中具体的过程，我们一起来分析源码
//allowEarlyReference:是否允许从三级缓存singletonFactories中通过getObject拿到bean
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
//1.先从一级缓存中找
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
synchronized (this.singletonObjects) {
//2.从二级缓存中找
singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
//3.二级缓存中没找到 && allowEarlyReference为true的情况下,从三级缓存中找
ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
if (singletonFactory != null) {
//三级缓存返回的是一个工厂，通过工厂来获取创建bean
singletonObject = singletonFactory.getObject();
//将创建好的bean丢到二级缓存中
this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
//从三级缓存移除
this.singletonFactories.remove(beanName);
}
}
}
}
return singletonObject;
}
捋一捋整个过程：
1.从容器中获取serviceA
2.容器尝试从3个缓存中找serviceA，找不到
3.准备创建serviceA
4.调用serviceA的构造器创建serviceA，得到serviceA实例，此时serviceA还未填充属性，未进行其他任何初始化的操作
5.将早期的serviceA暴露出去：即将其丢到第3级缓存singletonFactories中
6.serviceA准备填充属性，发现需要注入serviceB，然后向容器获取serviceB
7.容器尝试从3个缓存中找serviceB，找不到
8.准备创建serviceB
9.调用serviceB的构造器创建serviceB，得到serviceB实例，此时serviceB还未填充属性，未进行其他任何初始化的操作
10.将早期的serviceB暴露出去：即将其丢到第3级缓存singletonFactories中
11.serviceB准备填充属性，发现需要注入serviceA，然后向容器获取serviceA
12.容器尝试从3个缓存中找serviceA，发现此时serviceA位于第3级缓存中，经过处理之后，serviceA会从第3级缓存中移除，然后会存到第2级缓存中，然后将其返回给serviceB，此时serviceA通过serviceB中的setServiceA方法被注入到serviceB中
13.serviceB继续执行后续的一些操作，最后完成创建工作，然后会调用addSingleton方法，将自己丢到第1级缓存中，并将自己从第2和第3级缓存中移除
14.serviceB将自己返回给serviceA
15.serviceA通过setServiceB方法将serviceB注入进去
16.serviceA继续执行后续的一些操作，最后完成创建工作,然后会调用addSingleton方法，将自己丢到第1级缓存中，并将自己从第2和第3级缓存中移除
循环依赖无法解决的情况
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。
那就会有下面几种情况需要注意。
还是以2个bean相互依赖为例：serviceA和serviceB
情况1
条件
serviceA：多例
serviceB：多例
结果
此时不管是任何方式都是无法解决循环依赖的问题，最终都会报错，因为每次去获取依赖的bean都会重新创建。
情况2
条件
serviceA：单例
serviceB：多例
结果
若使用构造器的方式相互注入，是无法完成注入操作的，会报错。
若采用set方式注入，所有bean都还未创建的情况下，若去容器中获取serviceB，会报错，为什么？我们来看一下过程：
1.从容器中获取serviceB
2.serviceB由于是多例的，所以缓存中肯定是没有的
3.检查serviceB是在正在创建的bean名称列表中，没有
4.准备创建serviceB
5.将serviceB放入正在创建的bean名称列表中
6.实例化serviceB（由于serviceB是多例的，所以不会提前暴露，必须是单例的才会暴露）
7.准备填充serviceB属性，发现需要注入serviceA
8.从容器中查找serviceA
9.尝试从3级缓存中找serviceA，找不到
10.准备创建serviceA
11.将serviceA放入正在创建的bean名称列表中
12.实例化serviceA
13.由于serviceA是单例的，将早期serviceA暴露出去，丢到第3级缓存中
14.准备填充serviceA的属性，发现需要注入serviceB
15.从容器中获取serviceB
16.先从缓存中找serviceB，找不到
17.检查serviceB是在正在创建的bean名称列表中,发现已经存在了，抛出循环依赖的异常
探讨：为什么需要用3级缓存
问题
如果只使用2级缓存，直接将刚实例化好的bean暴露给二级缓存出是否可以否？
先下个结论吧：不行。
原因
这样做是可以解决：早期暴露给其他依赖者的bean和最终暴露的bean不一致的问题。
若将刚刚实例化好的bean直接丢到二级缓存中暴露出去，如果后期这个bean对象被更改了，比如可能在上面加了一些拦截器，将其包装为一个代理了，那么暴露出去的bean和最终的这个bean就不一样的，将自己暴露出去的时候是一个原始对象，而自己最终却是一个代理对象，最终会导致被暴露出去的和最终的bean不是同一个bean的，将产生意向不到的效果，而三级缓存就可以发现这个问题，会报错。
单例bean解决了循环依赖，还存在什么问题？
循环依赖的情况下，由于注入的是早期的bean，此时早期的bean中还未被填充属性，初始化等各种操作，也就是说此时bean并没有被完全初始化完毕，此时若直接拿去使用，可能存在有问题的风险。
注意 在2.6.0之前，Spring Boot会自动处理循环依赖的问题，而2.6.0版本以上开始检查循环依赖，存在该问题则会报错。
2.6之前版本
启动成功
改成2.7版本
报错
