spring如何解决缓存依赖_spring的三级缓存

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2022-12-12 15:18 118阅读 0赞

前言

**循环依赖：就是N个类循环(嵌套)引用**。  
通俗的讲就是N个Bean互相引用对方，最终形成`闭环`。用一副经典的图示可以表示成这样（A、B、C都代表对象，虚线代表引用关系）：  
![在这里插入图片描述][20190618225329264.png]

> 注意：其实可以N=1，也就是极限情况的循环依赖：`自己依赖自己`

> 另需注意：这里指的循环引用不是方法之间的循环调用，**而是对象的相互依赖关系**。（方法之间循环调用若有出口也是能够正常work的）

可以设想一下这个场景：如果在日常开发中我们用new对象的方式，若构造函数之间发生这种**循环依赖**的话，程序会在运行时一直循环调用**最终导致内存溢出**，示例代码如下：

public class Main {
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            System.out.println(new A());
        }
    
    }
    
    class A {
        public A() {
            new B();
        }
    }
    
    class B {
        public B() {
            new A();
        }
    }

运行报错：

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError

*  1

这是一个典型的循环依赖问题。本文说一下`Spring`是如果巧妙的解决平时我们会遇到的`三大循环依赖问题`的~

## Spring Bean的循环依赖 ##

谈到`Spring Bean`的循环依赖，有的小伙伴可能比较陌生，毕竟开发过程中好像对`循环依赖`这个概念**无感知**。其实不然，你有这种错觉，权是因为你工作在Spring的`襁褓`中，从而让你“高枕无忧”~  
**我十分坚信，小伙伴们在平时业务开发中一定一定写过如下结构的代码：**

@Service
    public class AServiceImpl implements AService {
        @Autowired
        private BService bService;
        ...
    }
    @Service
    public class BServiceImpl implements BService {
        @Autowired
        private AService aService;
        ...
    }

这其实就是Spring环境下典型的循环依赖场景。但是很显然，这种循环依赖场景，Spring已经完美的帮我们解决和规避了问题。所以即使平时我们这样循环引用，也能够整成进行我们的coding之旅~

### Spring中`三大循环依赖场景`演示 ###

在Spring环境中，因为我们的Bean的实例化、初始化都是交给了容器，因此它的循环依赖主要表现为下面三种场景。为了方便演示，我准备了如下两个类：  
![在这里插入图片描述][20190619111321324.png]

1、构造器注入循环依赖

@Service
    public class A {
        public A(B b) {
        }
    }
    @Service
    public class B {
        public B(A a) {
        }
    }

结果：项目启动失败抛出异常`BeanCurrentlyInCreationException`

Caused by: org.springframework.beans.factory.BeanCurrentlyInCreationException: Error creating bean with name 'a': Requested bean is currently in creation: Is there an unresolvable circular reference?
    	at org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry.beforeSingletonCreation(DefaultSingletonBeanRegistry.java:339)
    	at org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry.getSingleton(DefaultSingletonBeanRegistry.java:215)
    	at org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory.doGetBean(AbstractBeanFactory.java:318)
    	at org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory.getBean(AbstractBeanFactory.java:199)

> 构造器注入构成的循环依赖，此种循环依赖方式**是无法解决的**，只能抛出`BeanCurrentlyInCreationException`异常表示循环依赖。这也是构造器注入的最大劣势（它有很多独特的优势，请小伙伴自行发掘）

> `根本原因`：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。而构造器是完成实例化的东东，所以构造器的循环依赖无法解决~~~

2、field属性注入（setter方法注入）循环依赖

这种方式是我们**最最最最**为常用的依赖注入方式（所以猜都能猜到它肯定不会有问题啦）：

@Service
    public class A {
        @Autowired
        private B b;
    }
    
    @Service
    public class B {
        @Autowired
        private A a;
    }

**结果：项目启动成功，能够正常work**

> 备注：setter方法注入方式因为原理和字段注入方式类似，此处不多加演示

2、`prototype` field属性注入循环依赖

`prototype`在平时使用情况较少，但是也并不是不会使用到，因此此种方式也需要引起重视。

@Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
    @Service
    public class A {
        @Autowired
        private B b;
    }
    
    @Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
    @Service
    public class B {
        @Autowired
        private A a;
    }

结果：**需要注意的是**本例中**启动时是不会报错的**（因为非单例Bean`默认`不会初始化，而是使用时才会初始化），所以很简单咱们只需要手动`getBean()`或者在一个单例Bean内`@Autowired`一下它即可

// 在单例Bean内注入
        @Autowired
        private A a;

这样子启动就报错：

org.springframework.beans.factory.UnsatisfiedDependencyException: Error creating bean with name 'mytest.TestSpringBean': Unsatisfied dependency expressed through field 'a'; nested exception is org.springframework.beans.factory.UnsatisfiedDependencyException: Error creating bean with name 'a': Unsatisfied dependency expressed through field 'b'; nested exception is org.springframework.beans.factory.UnsatisfiedDependencyException: Error creating bean with name 'b': Unsatisfied dependency expressed through field 'a'; nested exception is org.springframework.beans.factory.BeanCurrentlyInCreationException: Error creating bean with name 'a': Requested bean is currently in creation: Is there an unresolvable circular reference?
    
    	at org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor$AutowiredFieldElement.inject(AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.java:596)
    	at org.springframework.beans.factory.annotation.InjectionMetadata.inject(InjectionMetadata.java:90)
    	at org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.postProcessProperties(AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.java:374)

如何解决？？？  
可能有的小伙伴看到网上有说使用`@Lazy`注解解决：

@Lazy
        @Autowired
        private A a;

此处负责任的告诉你这样是解决不了问题的(**可能会掩盖问题**)，`@Lazy`只是延迟初始化而已，当你真正使用到它（初始化）的时候，依旧会报如上异常。

对于Spring循环依赖的情况总结如下：

1.  不能解决的情况：  
    1. 构造器注入循环依赖  
    2. `prototype` field属性注入循环依赖
2.  能解决的情况：  
    1. field属性注入（setter方法注入）循环依赖

## Spring解决循环依赖的原理分析 ##

在这之前需要明白java中所谓的`引用传递`和`值传递`的区别。

> 说明：看到这句话可能有小伙伴就想喷我了。java中明明都是传递啊，这是我初学java时背了100遍的面试题，怎么可能有错？？？  
> 这就是我做这个申明的必要性：伙计，你的说法是正确的，`java中只有值传递`。但是本文借用`引用传递`来辅助讲解，希望小伙伴明白我想表达的意思~

**`Spring的循环依赖的理论依据基于Java的引用传递`**，当获得对象的引用时，**对象的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，毕竟你的引用是靠构造器给你生成的，儿子能先于爹出生？哈哈）

Spring创建Bean的流程

首先需要了解是Spring它创建Bean的流程，我把它的大致调用栈绘图如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Y2NDEzODU3MTI_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
对Bean的创建最为核心三个方法解释如下：

*  `createBeanInstance`：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，这一步主要是对bean的依赖属性进行注入(`@Autowired`)
 *  `initializeBean`：回到一些形如`initMethod`、`InitializingBean`等方法

从对`单例Bean`的初始化可以看出，循环依赖主要发生在**第二步（populateBean）**，也就是field属性注入的处理。

Spring容器的`'三级缓存'`

在Spring容器的整个声明周期中，单例Bean有且仅有一个对象。这很容易让人想到可以用缓存来加速访问。  
从源码中也可以看出Spring大量运用了Cache的手段，在循环依赖问题的解决过程中甚至不惜使用了“三级缓存”，这也便是它设计的精妙之处~

`三级缓存`其实它更像是Spring容器工厂的内的`术语`，采用三级缓存模式来解决循环依赖问题，这三级缓存分别指：

public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {
    	...
    	// 从上至下 分表代表这“三级缓存”
    	private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256); //一级缓存
    	private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16); // 二级缓存
    	private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16); // 三级缓存
    	...
    	
    	/** Names of beans that are currently in creation. */
    	// 这个缓存也十分重要：它表示bean创建过程中都会在里面呆着~
    	// 它在Bean开始创建时放值，创建完成时会将其移出~
    	private final Set<String> singletonsCurrentlyInCreation = Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(16));
    
    	/** Names of beans that have already been created at least once. */
    	// 当这个Bean被创建完成后，会标记为这个 注意：这里是set集合 不会重复
    	// 至少被创建了一次的  都会放进这里~~~~
    	private final Set<String> alreadyCreated = Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(256));
    }

注：`AbstractBeanFactory`继承自`DefaultSingletonBeanRegistry`~

1.  `singletonObjects`：用于存放完全初始化好的 bean，**从该缓存中取出的 bean 可以直接使用**
2.  `earlySingletonObjects`：提前曝光的单例对象的cache，存放原始的 bean 对象（尚未填充属性），用于解决循环依赖
3.  `singletonFactories`：单例对象工厂的cache，存放 bean 工厂对象，用于解决循环依赖

**获取单例Bean的源码如下：**

public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {
    	...
    	@Override
    	@Nullable
    	public Object getSingleton(String beanName) {
    		return getSingleton(beanName, true);
    	}
    	@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;
    	}
    	...
    	public boolean isSingletonCurrentlyInCreation(String beanName) {
    		return this.singletonsCurrentlyInCreation.contains(beanName);
    	}
    	protected boolean isActuallyInCreation(String beanName) {
    		return isSingletonCurrentlyInCreation(beanName);
    	}
    	...
    }

1.  先从`一级缓存singletonObjects`中去获取。（如果获取到就直接return）
2.  如果获取不到或者对象正在创建中（`isSingletonCurrentlyInCreation()`），那就再从`二级缓存earlySingletonObjects`中获取。（如果获取到就直接return）
3.  如果还是获取不到，且允许singletonFactories（allowEarlyReference=true）通过`getObject()`获取。就从`三级缓存singletonFactory`.getObject()获取。**（如果获取到了就从`singletonFactories`中移除，并且放进`earlySingletonObjects`。其实也就是从三级缓存`移动（是剪切、不是复制哦~）`到了二级缓存）**

> **加入`singletonFactories`三级缓存的前提是执行了构造器，所以构造器的循环依赖没法解决**

`getSingleton()`从缓存里获取单例对象步骤分析可知，Spring解决循环依赖的诀窍：**就在于singletonFactories这个三级缓存**。这个Cache里面都是`ObjectFactory`，它是解决问题的关键。

// 它可以将创建对象的步骤封装到ObjectFactory中 交给自定义的Scope来选择是否需要创建对象来灵活的实现scope。  具体参见Scope接口
    @FunctionalInterface
    public interface ObjectFactory<T> {
    	T getObject() throws BeansException;
    }

> 经过ObjectFactory.getObject()后，此时放进了二级缓存`earlySingletonObjects`内。这个时候对象已经实例化了，`虽然还不完美`，但是对象的引用已经可以被其它引用了。

**此处说一下二级缓存`earlySingletonObjects`它里面的数据什么时候添加什么移除？？?**

**添加**：向里面添加数据只有一个地方，就是上面说的`getSingleton()`里从三级缓存里挪过来  
**移除**：`addSingleton、addSingletonFactory、removeSingleton`从语义中可以看出添加单例、添加单例工厂`ObjectFactory`的时候都会删除二级缓存里面对应的缓存值，是互斥的

源码解析

`Spring`容器会将每一个正在创建的Bean 标识符放在一个“当前创建Bean池”中，Bean标识符在创建过程中将一直保持在这个池中，而对于创建完毕的Bean将从`当前创建Bean池`中清除掉。  
这个“当前创建Bean池”指的是上面提到的`singletonsCurrentlyInCreation`那个集合。

public abstract class AbstractBeanFactory extends FactoryBeanRegistrySupport implements ConfigurableBeanFactory {
    	...
    	protected <T> T doGetBean(final String name, @Nullable final Class<T> requiredType, @Nullable final Object[] args, boolean typeCheckOnly) throws BeansException {
    		...
    		// Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
    		// 先去获取一次，如果不为null，此处就会走缓存了~~
    		Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
    		...
    		// 如果不是只检查类型，那就标记这个Bean被创建了~~添加到缓存里 也就是所谓的  当前创建Bean池
    		if (!typeCheckOnly) {
    			markBeanAsCreated(beanName);
    		}
    		...
    		// Create bean instance.
    		if (mbd.isSingleton()) {
    		
    			// 这个getSingleton方法不是SingletonBeanRegistry的接口方法  属于实现类DefaultSingletonBeanRegistry的一个public重载方法~~~
    			// 它的特点是在执行singletonFactory.getObject();前后会执行beforeSingletonCreation(beanName);和afterSingletonCreation(beanName);  
    			// 也就是保证这个Bean在创建过程中，放入正在创建的缓存池里  可以看到它实际创建bean调用的是我们的createBean方法~~~~
    			sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
    				try {
    					return createBean(beanName, mbd, args);
    				} catch (BeansException ex) {
    					destroySingleton(beanName);
    					throw ex;
    				}
    			});
    			bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
    		}
    	}
    	...
    }
    
    // 抽象方法createBean所在地  这个接口方法是属于抽象父类AbstractBeanFactory的   实现在这个抽象类里
    public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory implements AutowireCapableBeanFactory {
    	...
    	protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args) throws BeanCreationException {
    		...
    		// 创建Bean对象，并且将对象包裹在BeanWrapper 中
    		instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
    		// 再从Wrapper中把Bean原始对象（非代理~~~）  这个时候这个Bean就有地址值了，就能被引用了~~~
    		// 注意：此处是原始对象，这点非常的重要
    		final Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
    		...
    		// earlySingletonExposure 用于表示是否”提前暴露“原始对象的引用，用于解决循环依赖。
    		// 对于单例Bean，该变量一般为 true   但你也可以通过属性allowCircularReferences = false来关闭循环引用
    		// isSingletonCurrentlyInCreation(beanName) 表示当前bean必须在创建中才行
    		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");
    			}
    			// 上面讲过调用此方法放进一个ObjectFactory，二级缓存会对应删除的
    			// getEarlyBeanReference的作用：调用SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor.getEarlyBeanReference()这个方法  否则啥都不做
    			// 也就是给调用者个机会，自己去实现暴露这个bean的应用的逻辑~~~
    			// 比如在getEarlyBeanReference()里可以实现AOP的逻辑~~~  参考自动代理创建器AbstractAutoProxyCreator  实现了这个方法来创建代理对象
    			// 若不需要执行AOP的逻辑，直接返回Bean
    			addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
    		}
    		Object exposedObject = bean; //exposedObject 是最终返回的对象
    		...
    		// 填充属于，解决@Autowired依赖~
    		populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
    		// 执行初始化回调方法们~~~
    		exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
    		
    		// earlySingletonExposure：如果你的bean允许被早期暴露出去 也就是说可以被循环引用  那这里就会进行检查
    		// 此段代码非常重要~~~~~但大多数人都忽略了它
    		if (earlySingletonExposure) {
    			// 此时一级缓存肯定还没数据，但是呢此时候二级缓存earlySingletonObjects也没数据
    			//注意，注意：第二参数为false  表示不会再去三级缓存里查了~~~
    
    			// 此处非常巧妙的一点：：：因为上面各式各样的实例化、初始化的后置处理器都执行了，如果你在上面执行了这一句
    			//  ((ConfigurableListableBeanFactory)this.beanFactory).registerSingleton(beanName, bean);
    			// 那么此处得到的earlySingletonReference 的引用最终会是你手动放进去的Bean最终返回，完美的实现了"偷天换日" 特别适合中间件的设计
    			// 我们知道，执行完此doCreateBean后执行addSingleton()  其实就是把自己再添加一次  **再一次强调，完美实现偷天换日**
    			Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
    			if (earlySingletonReference != null) {
    			
    				// 这个意思是如果经过了initializeBean()后，exposedObject还是木有变，那就可以大胆放心的返回了
    				// initializeBean会调用后置处理器，这个时候可以生成一个代理对象，那这个时候它哥俩就不会相等了 走else去判断吧
    				if (exposedObject == bean) {
    					exposedObject = earlySingletonReference;
    				} 
    
    				// allowRawInjectionDespiteWrapping这个值默认是false
    				// hasDependentBean：若它有依赖的bean 那就需要继续校验了~~~(若没有依赖的 就放过它~)
    				else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
    					// 拿到它所依赖的Bean们~~~~ 下面会遍历一个一个的去看~~
    					String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
    					Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet<>(dependentBeans.length);
    					
    					// 一个个检查它所以Bean
    					// removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly这个放见下面  在AbstractBeanFactory里面
    					// 简单的说，它如果判断到该dependentBean并没有在创建中的了的情况下,那就把它从所有缓存中移除~~~  并且返回true
    					// 否则（比如确实在创建中） 那就返回false 进入我们的if里面~  表示所谓的真正依赖
    					//（解释：就是真的需要依赖它先实例化，才能实例化自己的依赖）
    					for (String dependentBean : dependentBeans) {
    						if (!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {
    							actualDependentBeans.add(dependentBean);
    						}
    					}
    
    					// 若存在真正依赖，那就报错（不要等到内存移除你才报错，那是非常不友好的） 
    					// 这个异常是BeanCurrentlyInCreationException，报错日志也稍微留意一下，方便定位错误~~~~
    					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 " +
    								"'getBeanNamesOfType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.");
    					}
    				}
    			}
    		}
    		
    		return exposedObject;
    	}
    
    	// 虽然是remove方法 但是它的返回值也非常重要
    	// 该方法唯一调用的地方就是循环依赖的最后检查处~~~~~
    	protected boolean removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(String beanName) {
    		// 如果这个bean不在创建中  比如是ForTypeCheckOnly的  那就移除掉
    		if (!this.alreadyCreated.contains(beanName)) {
    			removeSingleton(beanName);
    			return true;
    		}
    		else {
    			return false;
    		}
    	}
    
    }

这里举例：例如是`field`属性依赖注入，在`populateBean`时它就会先去完成它所依赖注入的那个bean的实例化、初始化过程，最终返回到本流程继续处理，**因此Spring这样处理是不存在任何问题的。**

这里有个小细节：

if (exposedObject == bean) {
    	exposedObject = earlySingletonReference;
    }

这一句如果`exposedObject == bean`表示最终返回的对象就是原始对象，说明在`populateBean`和`initializeBean`没对他代理过，那就啥话都不说了`exposedObject = earlySingletonReference`，最终把二级缓存里的引用返回即可~

## 流程总结（`非常重要`） ##

此处以如上的A、B类的互相依赖注入为例，在这里表达出**关键代码**的走势：

1、入口处即是**实例化、初始化A这个单例Bean**。`AbstractBeanFactory.doGetBean("a")`

protected <T> T doGetBean(...){
    	... 
    	// 标记beanName a是已经创建过至少一次的~~~ 它会一直存留在缓存里不会被移除（除非抛出了异常）
    	// 参见缓存Set<String> alreadyCreated = Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(256))
    	if (!typeCheckOnly) {
    		markBeanAsCreated(beanName);
    	}
    
    	// 此时a不存在任何一级缓存中，且不是在创建中  所以此处返回null
    	// 此处若不为null，然后从缓存里拿就可以了(主要处理FactoryBean和BeanFactory情况吧)
    	Object beanInstance = getSingleton(beanName, false);
    	...
    	// 这个getSingleton方法非常关键。
    	//1、标注a正在创建中~
    	//2、调用singletonObject = singletonFactory.getObject();（实际上调用的是createBean()方法）  因此这一步最为关键
    	//3、此时实例已经创建完成  会把a移除整整创建的缓存中
    	//4、执行addSingleton()添加进去。（备注：注册bean的接口方法为registerSingleton，它依赖于addSingleton方法）
    	sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> { ... return createBean(beanName, mbd, args); });
    }

2、下面进入到最为复杂的`AbstractAutowireCapableBeanFactory.createBean/doCreateBean()`环节，创建A的实例

protected Object doCreateBean(){
    	...
    	// 使用构造器/工厂方法   instanceWrapper是一个BeanWrapper
    	instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
    	// 此处bean为"原始Bean"   也就是这里的A实例对象：A@1234
    	final Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
    	...
    	// 是否要提前暴露（允许循环依赖）  现在此处A是被允许的
    	boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
    	
    	// 允许暴露，就把A绑定在ObjectFactory上，注册到三级缓存`singletonFactories`里面去保存着
    	// Tips:这里后置处理器的getEarlyBeanReference方法会被促发，自动代理创建器在此处创建代理对象（注意执行时机 为执行三级缓存的时候）
    	if (earlySingletonExposure) {
    		addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
    	}
    	...
    	// exposedObject 为最终返回的对象，此处为原始对象bean也就是A@1234,下面会有用处
    	Object exposedObject = bean; 
    	// 给A@1234属性完成赋值，@Autowired在此处起作用~
    	// 因此此处会调用getBean("b")，so 会重复上面步骤创建B类的实例
    	// 此处我们假设B已经创建好了 为B@5678
    	
    	// 需要注意的是在populateBean("b")的时候依赖有beanA，所以此时候调用getBean("a")最终会调用getSingleton("a")，
    	//此时候上面说到的getEarlyBeanReference方法就会被执行。这也解释为何我们@Autowired是个代理对象，而不是普通对象的根本原因
    	
    	populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
    	// 实例化。这里会执行后置处理器BeanPostProcessor的两个方法
    	// 此处注意：postProcessAfterInitialization()是有可能返回一个代理对象的，这样exposedObject 就不再是原始对象了  特备注意哦~~~
    	// 比如处理@Aysnc的AsyncAnnotationBeanPostProcessor它就是在这个时间里生成代理对象的（有坑，请小心使用@Aysnc）
    	exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
    
    	... // 至此，相当于A@1234已经实例化完成、初始化完成（属性也全部赋值了~）
    	// 这一步我把它理解为校验：校验：校验是否有循环引用问题~~~~~
    
    	if (earlySingletonExposure) {
    		// 注意此处第二个参数传的false，表示不去三级缓存里singletonFactories再去调用一次getObject()方法了~~~
    		// 上面建讲到了由于B在初始化的时候，会触发A的ObjectFactory.getObject()  所以a此处已经在二级缓存earlySingletonObjects里了
    		// 因此此处返回A的实例：A@1234
    		Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
    		if (earlySingletonReference != null) {
    		
    			// 这个等式表示，exposedObject若没有再被代理过，这里就是相等的
    			// 显然此处我们的a对象的exposedObject它是没有被代理过的  所以if会进去~
    			// 这种情况至此，就全部结束了~~~
    			if (exposedObject == bean) {
    				exposedObject = earlySingletonReference;
    			}
    	
    			// 继续以A为例，比如方法标注了@Aysnc注解，exposedObject此时候就是一个代理对象，因此就会进到这里来
    			//hasDependentBean(beanName)是肯定为true，因为getDependentBeans(beanName)得到的是["b"]这个依赖
    			else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
    				String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
    				Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet<>(dependentBeans.length);
    
    				// A@1234依赖的是["b"]，所以此处去检查b
    				// 如果最终存在实际依赖的bean：actualDependentBeans不为空 那就抛出异常  证明循环引用了~
    				for (String dependentBean : dependentBeans) {
    					// 这个判断原则是：如果此时候b并还没有创建好，this.alreadyCreated.contains(beanName)=true表示此bean已经被创建过，就返回false
    					// 若该bean没有在alreadyCreated缓存里，就是说没被创建过(其实只有CreatedForTypeCheckOnly才会是此仓库)
    					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 " +
    							"'getBeanNamesOfType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.");
    				}
    			}
    		}
    	}
    }

--------------------

由于关键代码部分的步骤不太好拆分，为了更具象表达，那么使用下面一副图示帮助小伙伴们理解：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2Y2NDEzODU3MTI_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

--------------------

**最后的最后，由于我太暖心了\_，再来个纯文字版的总结。**  
依旧以上面`A`、`B`类使用属性`field`注入循环依赖的例子为例，对整个流程做文字步骤总结如下：

1.  使用`context.getBean(A.class)`，旨在获取容器内的单例A(若A不存在，就会走A这个Bean的创建流程)，显然初次获取A是不存在的，因此走**A的创建之路~**
2.  `实例化`A（注意此处仅仅是实例化），并将它放进`缓存`（此时A已经实例化完成，已经可以被引用了）
3.  `初始化`A：`@Autowired`依赖注入B（此时需要去容器内获取B）
4.  为了完成依赖注入B，会通过`getBean(B)`去容器内找B。但此时B在容器内不存在，就走向**B的创建之路~**
5.  `实例化`B，并将其放入缓存。（此时B也能够被引用了）
6.  `初始化`B，`@Autowired`依赖注入A（此时需要去容器内获取A）
7.  `此处重要`：初始化B时会调用`getBean(A)`去容器内找到A，上面我们已经说过了此时候因为A已经实例化完成了并且放进了缓存里，所以这个时候去看缓存里是已经存在A的引用了的，所以`getBean(A)`能够正常返回
8.  **B初始化成功**（此时已经注入A成功了，已成功持有A的引用了），return（注意此处return相当于是返回最上面的`getBean(B)`这句代码，回到了初始化A的流程中~）。
9.  因为B实例已经成功返回了，因此最终**A也初始化成功**
10. **到此，B持有的已经是初始化完成的A，A持有的也是初始化完成的B，完美~**

站的角度高一点，宏观上看Spring处理循环依赖的整个流程就是如此。希望这个宏观层面的总结能更加有助于小伙伴们对Spring解决循环依赖的原理的了解，**同时也顺便能解释为何构造器循环依赖就不好使的原因。**

--------------------

### 循环依赖对AOP代理对象创建`流程和结果`的影响 ###

我们都知道**Spring AOP、事务**等都是通过代理对象来实现的，而**事务**的代理对象是由自动代理创建器来自动完成的。也就是说Spring最终给我们放进容器里面的是一个代理对象，**而非原始对象**。

本文结合`循环依赖`，回头再看AOP代理对象的创建过程，和最终放进容器内的动作，非常有意思。

@Service
    public class HelloServiceImpl implements HelloService {
        @Autowired
        private HelloService helloService;
        
        @Transactional
        @Override
        public Object hello(Integer id) {
            return "service hello";
        }
    }

此`Service`类使用到了事务，所以最终会生成一个JDK动态代理对象`Proxy`。刚好它又存在`自己引用自己`的循环依赖。看看这个Bean的创建概要描述如下：

protected Object doCreateBean( ... ){
    	...
    	
    	// 这段告诉我们：如果允许循环依赖的话，此处会添加一个ObjectFactory到三级缓存里面，以备创建对象并且提前暴露引用~
    	// 此处Tips：getEarlyBeanReference是后置处理器SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor的一个方法，它的功效为：
    	// 保证自己被循环依赖的时候，即使被别的Bean @Autowire进去的也是代理对象~~~~  AOP自动代理创建器此方法里会创建的代理对象~~~
    	// Eagerly cache singletons to be able to resolve circular references
    	// even when triggered by lifecycle interfaces like BeanFactoryAware.
    	boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
    	if (earlySingletonExposure) { // 需要提前暴露（支持循环依赖），就注册一个ObjectFactory到三级缓存
    		addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
    	}
    
    	// 此处注意：如果此处自己被循环依赖了  那它会走上面的getEarlyBeanReference，从而创建一个代理对象从三级缓存转移到二级缓存里
    	// 注意此时候对象还在二级缓存里，并没有在一级缓存。并且此时可以知道exposedObject仍旧是原始对象~~~
    	populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
    	exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
    	
    	// 经过这两大步后，exposedObject还是原始对象（注意此处以事务的AOP为例子的，
    	// 因为事务的AOP自动代理创建器在getEarlyBeanReference创建代理后，initializeBean就不会再重复创建了，二选一的，下面会有描述~~~）
    	
    	...
    	
    	// 循环依赖校验（非常重要）~~~~
    	if (earlySingletonExposure) {
    		// 前面说了因为自己被循环依赖了，所以此时候代理对象还在二级缓存里~~~（备注：本利讲解的是自己被循环依赖了的情况）
    		// so，此处getSingleton，就会把里面的对象拿出来，我们知道此时候它已经是个Proxy代理对象~~~
    		// 最后赋值给exposedObject  然后return出去，进而最终被addSingleton()添加进一级缓存里面去  
    		// 这样就保证了我们容器里**最终实际上是代理对象**，而非原始对象~~~~~
    		Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
    		if (earlySingletonReference != null) {
    			if (exposedObject == bean) { // 这个判断不可少（因为如果initializeBean改变了exposedObject ，就不能这么玩了，否则就是两个对象了~~~）
    				exposedObject = earlySingletonReference;
    			}
    		}
    		...
    	}
    	
    }

上演示的是`代理对象+自己存在循环依赖`的case：Spring用三级缓存很巧妙的进行解决了。  
若是这种case：代理对象，但是自己并**不存在循环依赖**，过程稍微有点不一样儿了，如下描述：

protected Object doCreateBean( ... ) {
    		...
    		// 这些语句依旧会执行，三级缓存里是会加入的  表示它支持被循环引用嘛~~~
    		addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
    	...
    	
    	// 此处注意，因为它没有被其它Bean循环引用（注意是循环引用，而不是直接引用~）,所以上面getEarlyBeanReference不会执行~
    	// 也就是说此时二级缓存里并不会存在它~~~ 知晓这点特别的重要
    	populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
    	// 重点在这：AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator自动代理创建器此处的postProcessAfterInitialization方法里，会给创建一个代理对象返回
    	// 所以此部分执行完成后，exposedObject **已经是个代理对象**而不再是个原始对象了~~~~ 此时二级缓存里依旧无它，更别提一级缓存了
    	exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
    
    	...
    	
    	// 循环依赖校验
    	if (earlySingletonExposure) {
    		// 前面说了一级、二级缓存里都木有它，然后这里传的又是false（表示不看三级缓存~~）
    		// 所以毋庸置疑earlySingletonReference = null  so下面的逻辑就不用看了，直接return出去~~
    		// 然后执行addSingleton()方法，由此可知  容器里最终存在的也还是代理对象~~~~~~
    		Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
    		if (earlySingletonReference != null) {
    			if (exposedObject == bean) { // 这个判断不可少（因为如果initializeBean改变了exposedObject ，就不能这么玩了，否则就是两个对象了~~~）
    				exposedObject = earlySingletonReference;
    			}
    		}...
    		...
    		...
    	}
    }

分析可知，即使自己只需要代理，并不被循环引用，最终存在Spring容器里的**仍旧是**代理对象。（so此时别人直接`@Autowired`进去的也是代理对象呀~~~）

**终极case：如果我关闭Spring容器的循环依赖能力，也就是把`allowCircularReferences`设值为false，那么会不会造成什么问题呢？**

// 它用于关闭循环引用（关闭后只要有循环引用现象就直接报错~~）
    @Component
    public class MyBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor {
        @Override
        public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
            ((AbstractAutowireCapableBeanFactory) beanFactory).setAllowCircularReferences(false);
        }
    }

若关闭了循环依赖后，还存在上面A、B的循环依赖现象，启动便会报错如下：

> 注意此处异常类型也是`BeanCurrentlyInCreationException`异常，但是文案内容和上面强调的有所区别~~  
> 它报错位置在：`DefaultSingletonBeanRegistry.beforeSingletonCreation`这个位置~

`报错浅析`：在实例化A后给其属性赋值时，会去实例化B。B实例化完成后会继续给B属性赋值，这时由于此时我们`关闭了循环依赖`，所以不存在`提前暴露`引用这么一说来给实用。因此B无法直接拿到A的引用地址，因此只能又去创建A的实例。**而此时我们知道A其实已经正在创建中了**，不能再创建了。so，就报错了~

@Service
    public class HelloServiceImpl implements HelloService {
    
    	// 因为管理了循环依赖，所以此处不能再依赖自己的
    	// 但是：我们的此bean还是需要AOP代理的~~~
        //@Autowired
        //private HelloService helloService;
        
        @Transactional
        @Override
        public Object hello(Integer id) {
            return "service hello";
        }
    }

这样它的大致运行如下：

protected Object doCreateBean( ... ) {
    	// 毫无疑问此时候earlySingletonExposure = false  也就是Bean都不会提前暴露引用了  显然就不能被循环依赖了~
    	boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
    	...
    	populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
    	// 若是事务的AOP  在这里会为源生Bean创建代理对象（因为上面没有提前暴露这个代理）
    	exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
    
    	if (earlySingletonExposure) {
    		... 这里更不用说，因为earlySingletonExposure=false  所以上面的代理对象exposedObject 直接return了~
    	}
    }

可以看到即使把这个开关给关了，最终放进容器了的仍旧是代理对象，显然`@Autowired`给属性赋值的也一定是代理对象。

最后，以`AbstractAutoProxyCreator`为例看看自动代理创建器是怎么配合实现：循环依赖+创建代理

> `AbstractAutoProxyCreator`是抽象类，它的三大实现子类`InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator`、`AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator`、`AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator`小伙伴们应该会更加的熟悉些

该抽象类实现了创建代理的动作：

// @since 13.10.2003  它实现代理创建的方法有如下两个
    // 实现了SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor 所以有方法getEarlyBeanReference来只能的解决循环引用问题：提前把代理对象暴露出去~
    public abstract class AbstractAutoProxyCreator extends ProxyProcessorSupport implements SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor, BeanFactoryAware {
    	...
    	// 下面两个方法是自动代理创建器创建代理对象的唯二的两个节点~
    
    	// 提前暴露代理对象的引用  它肯定在postProcessAfterInitialization之前执行
    	// 所以它并不需要判断啥的~~~~  创建好后放进缓存earlyProxyReferences里  注意此处value是原始Bean
    	@Override
    	public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
    		Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
    		this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
    		return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
    	}
    
    	// 因为它会在getEarlyBeanReference之后执行，所以此处的重要逻辑是下面的判断
    	@Override
    	public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) {
    		if (bean != null) {
    			Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
    			// remove方法返回被移除的value，上面说了它记录的是原始bean
    			// 若被循环引用了，那就是执行了上面的`getEarlyBeanReference`方法，所以此时remove返回值肯定是==bean的（注意此时方法入参的bean还是原始对象）
    			// 若没有被循环引用，getEarlyBeanReference()不执行 所以remove方法返回null，所以就进入if执行此处的创建代理对象方法~~~
    			if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {
    				return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
    			}
    		}
    		return bean;
    	}
    	...
    }

由上可知，自动代理创建器它保证了代理对象只会被创建一次，而且支持循环依赖的自动注入的依旧是代理对象。

**`上面分析了三种case，现给出结论如下：`**  
不管是自己被循环依赖了还是没有，**甚至是把Spring容器的循环依赖给关了**，它对AOP代理的创建流程有影响，**但对结果是无影响的。**  
也就是说Spring很好的对调用者屏蔽了这些实现细节，使得使用者使用起来完全的无感知~

总结

解决此类问题的关键是要对`SpringIOC`和`DI`的整个流程做到心中有数，要理解好本文章，建议有【相关阅读】里文章的大量知识的铺垫，同时呢本文又能**进一步**的帮助小伙伴理解到Spring Bean的实例化、初始化流程。

本文还是花了我一番心思的，个人觉得对Spring这部分的处理流程描述得还是比较详细的，希望我的总结能够给大家带来帮助。  
**另外为了避免循环依赖导致启动问题而又不会解决，有如下建议：**

1.  `业务代码中`尽量不要使用构造器注入，即使它有很多优点。
2.  `业务代码中`为了简洁，尽量使用field注入而非setter方法注入
3.  若你注入的同时，立马需要处理一些逻辑（一般见于框架设计中，业务代码中不太可能出现），可以使用setter方法注入辅助完成

转载: [https://blog.csdn.net/f641385712/article/details/92801300][https_blog.csdn.net_f641385712_article_details_92801300]

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