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Java Spring 循环依赖解析

2024-04-02 19:55

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1、常见问题

你解释一下 spring 中的三级缓存？
三级缓存分别是什么？三个 Map 有什么异同？
什么是循环依赖？请谈谈？你看过 spring 的源码吗？一般我们说的是 spring 容器是什么？
多例的情况下，循环依赖问题为什么无法解决？

2、什么是循环依赖？

多个 bean 之间相互依赖，形成闭环。比如：A 依赖于 B， B 依赖于 C ， C 依赖于 A

示例代码：

public class T1 {

  class A {
    B b;
  }
  class B {
    C c;
  }
  class C {
    A a; 
  }
}

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，属性相互引用的场景。

@Component
public class A {
    @Autowired
    private B b;
}

@Component
public class B {
    @Autowired
    private C c;
}
 
@Component
public class C {
    @Autowired
    private A a;
}

3、循环依赖说明

官方说明：

参考官方说

构造方法注入：不支持循环依赖。
我们 AB 循环依赖问题。只要 A 的方式是 setter 且 singleton
就不会有循环依赖问题。

4、BeanCurrentlyInCreationException

循环依赖异常的定义如下所示，如果出现循环依赖，我们在启动/运行过程中会报这个错误。

5、依赖注入的两种方式

方式一：构造器方式注入依赖

@Component
public class ServiceA{

    private ServiceB serviceB;
        
    public ServiceA(ServiceB serverB) {
       this.serivceB = serviceB;
    }     
}

@Component
public class ServiceB{

    private ServiceA serviceA;
        
    public ServiceB(ServiceA serviceA) {
       this.serviceA = serviceA;
    }     
}

构造器循环依赖是无法解决的，你想让构造器注入支持循环依赖，是不可能的。

方式二：以 set 方式注入依赖

@Component
public class ServiceA{

    private ServiceB serviceB;
        
    public setServiceB(ServiceB serverB) {
       this.serivceB = serviceB;
    }     
}

@Component
public class ServiceB{

    private ServiceA serviceA;
        
    public setServiceB(ServiceA serviceA) {
       this.serviceA = serviceA;
    }     
}

案例演示(基于 Spring 容器的循环依赖)

普通的 Java 基础编码A 类、B 类

@Data
public class A{
  private B b;
  
  public A() {
     System.out.println("----- A create success");
  }
}

@Data
public class B{
  private a a;

  public B() {
     System.out.println("------ B create success");
  }    
}

循环依赖解决

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

a.setB(b);
b.setA(a);

基于 Spring 容器的循环依赖

默认的单例（singleton）的场景是支持循环依赖的，不报错
原型（prototype）的场景是不支持循环依赖的，会报错

代码演示：

循环依赖代码:

@Component
@Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
public class A {

    @Autowired
    private B b;
}

@Component
public class B {

    @Autowired
    private A a;
}

默认单例，修改为原型

// 增加注解
@Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)

一段测试程序

class BTest {


    @Configuration
    @Import({A.class, B.class})
    public static class TestConfig {

    }

    @Test
    public void currentlyincreation() {
        AnnotationConfigApplicationContext applicationContext =
                new AnnotationConfigApplicationContext(TestConfig.class);
        // 这里要获取 bean 一下，如果不去主动获取，可能是由于惰性加载没有执行，不会报错
        A a = applicationContext.getBean(A.class);
        System.out.println(a);
    }
}

循环依赖异常

6、Spring 三级缓存介绍和循环依赖解决过程

三级缓存介绍

核心类： DefaultSingletonBeanRegistry

第一级缓存：（也叫单例池）singletonObjects：存放已经经历完整生命周期的 Bean 对象
第二级缓存：earlySingletonObjects: 存放早起暴露出来的 Bean 对象， Bean 的生命周期未结束（属性还未填充完成）
第三级缓存：Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories可以存放 Bean 工厂。
只有单例 Bean 会通过三级缓存提前暴露出来解决循环依赖问题，而非单例的 bean, 每次从容器获取都是新的对象，都会重新创建，所以非单例的 bean 是没有缓存的，不会放到三级缓存中。

实例化/初始化定义

实例化/初始化

1、实例化：内存中申请一块内存空间；（比如：租赁好好房子，自己的家具沙发，床还没有搬进去。）
2、初始化属性填充：完成各种属性的赋值；（比如：装修，家电家具进场）

三级缓存使用过程

3 个 map 的四大方法，总体相关对象

第一层：（也叫单例池）singletonObjects：存放已经初始化好的 Bean。
第二层：earlySingletonObjects: 存放的是实例化的了，但是未初始化的 Bean。
第三层：Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories
存放的是 FactroyBean。假如 A 类实现了 FactoryBean，那么依赖注入的时候不是 A 类，而是 A类的 FAC天FactoryBean。


private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);


private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);


private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(16);

A/B 两对象在三级缓冲的迁移说明

1、创建 A 过程中需要 B，于是 A 将自己放入到三级缓存里面，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 放入到二级缓存里面，并且删除三级缓存里面的 A。
3、 B 顺利初始化完毕后，将自己放入到一级缓存里面（此时 B 里面的 A 依然是创建中状态）后来接着创建 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，并且将 A 自己放到一级缓存中

ObjectFactory 接口

@FunctionalInterface
public interface ObjectFactory<T> {

    
    T getObject() throws BeansException;

}

DEBUG 断点调试

1、Bean 创建

2、放入三级缓存

3、属性填充（就是做属性注入）

循环依赖解决

整理流程梳理:

1、调用 doGetBean（）方法，想要获取 beanA , 于是调用 getSingletion() 方法从缓存中查询 beanA
2、在 getSingletion() 方法中，从一级缓存中查找，没有，返回 null
3、doGetBean() 犯法中获取到 beanA 为 null, 于是就走对应的处理逻辑，调用 getSIngletion() 的重载方法（参数为 ObjecFactory 的）
4、在 getSingletion() 方法中，先将 beanB_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 createBean 方法
5、进入 AbstractAutowireCapableBenaFactory#doCreateBean ，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 beanB , 于是开始查找 beanB
7、调用 doGetBean 方法，和上面的 beanA 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 指向的就是上面的 doCreateBean() 方法实例化的 beanA 。
9、这样 beanB 就获取到了 beanA 的依赖，于是 beanB 顺利完成实例话，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，回调 getSingleton() 方法中继续向下执行，将 beanA 从二级缓存中移动到一级缓存中。

7、Spring 循环依赖总结

Spring 创建 Bean 主要分为两个步骤，创建原始 Bean 对象，接着去填充属性和初始化。
每次创建 Bean 之前，我们都会从缓存中查一下有没有该 bean , 因为是单例，只能有一个
当我们创建 beanA 的原始对象之后，并且把它放入到三级缓存中，接下来就该填充属性了，这个时候发现依赖了 beanB , 就直接去创建 beanB, 同样的流程，创建完 beanB 统筹国内属性时又发现了它依赖了 beanA 又是同样的流程。

不同的是：

这个时候可以在三级缓存只能够查询到刚才放进去的原始对象 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 就可以弯沉属性填充的步骤了，接下来执行剩下的逻辑完，完成闭环

@Nullable
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
    // 从 singletonObject 获取实例，singletonObject 中的实例都是准备好的 bean 实例
    Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
    // isSingletonCurrentlyInCreation() 判断当前单例 bean 是否正在创建中
    if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
        
        singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
        if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
            synchronized (this.singletonObjects) {
                // Consistent creation of early reference within full singleton lock
                singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
                if (singletonObject == null) {
                    // 一级缓存中没有就去二级缓存中找            
                    singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
                    if (singletonObject == null) {
                        // 二级缓存也没有，就去三级缓存查找
                        ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
                        if (singletonFactory != null) {
                            // 三级缓存存在的化，就把它移动到二级缓存
                            singletonObject = singletonFactory.getObject();
                            this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
                            this.singletonFactories.remove(beanName);
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
    return singletonObject;
}

Spring 解决循环依赖靠的是 Bean 的“中间态” 这个概念。而这个中间态指的是已经实例化还没有初始化的状态 ---> 半成品，实例话的过程有是通过构造器创建的，如果 A 还没有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。

Spring 为了解决单例的循环依赖问题，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）
三级缓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，接着去填充属性时发现自己依赖 A，这个时候从缓存中查找到早起暴露的 A，没有 AOP 代理的化，直接将 A 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，这个时候 B完成后，就去完成剩下 A的步骤，如果有 AOP 代理，就会进行 AOP 处理获取代理后的 A，注入 B，走剩下的流程。

到此这篇关于Java Spring 循环依赖解析的文章就介绍到这了,更多相关Spring 循环依赖解析内容请搜索编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程网！

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