发布时间：2024-01-11 17:30
都知道Spring通过三级缓存来解决循环依赖的问题。但是是不是必须三级缓存才能解决，二级缓存不能解决吗？
很多篇文章都说第二级缓存不能去掉，是因为创建代理时要用到，那第三级缓存可以去掉吗？
要分析是不是可以去掉，就先过一遍Spring是如何通过三级缓存来解决循环依赖的。
所谓的循环依赖，就是两个或则两个以上的bean互相依赖对方，最终形成闭环。比如“A对象依赖B对象，而B对象也依赖A对象”，或者“A对象依赖B对象，B对象依赖C对象，C对象依赖A对象”；类似以下代码：
public class A {
private B b;
}
public class B {
private A a;
}
常规情况下，会出现以下情况：
Spring解决循环依赖的核心思想在于提前曝光：
其中缓存有三级：
/** Cache of singleton objects: bean name to bean instance. */
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);
/** Cache of early singleton objects: bean name to bean instance. */
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);
/** Cache of singleton factories: bean name to ObjectFactory. */
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);
| 缓存 | 说明 |
|---|---|
| singletonObjects | 第一级缓存，存放可用的成品Bean。 |
| earlySingletonObjects | 第二级缓存，存放半成品的Bean，半成品的Bean是已创建对象，但是未注入属性和初始化。用以解决循环依赖。 |
| singletonFactories | 第三级缓存，存的是Bean工厂对象，用来生成半成品的Bean并放入到二级缓存中。用以解决循环依赖。 |
要了解原理，最好的方法就是阅读源码，从创建Bean的方法AbstractAutowireCapableBeanFactor.doCreateBean入手。
public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory
implements AutowireCapableBeanFactory {
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)
throws BeanCreationException {
……
// 是否提前曝光
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\");
}
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}
……
}
}
public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {
protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
Assert.notNull(singletonFactory, \"Singleton factory must not be null\");
synchronized (this.singletonObjects) {
// 一级缓存
if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {
// 三级缓存
this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);
// 二级缓存
this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
this.registeredSingletons.add(beanName);
}
}
}
}
public interface ObjectFactory<T> {
T getObject() throws BeansException;
}
如果创建的Bean有对应的代理，那其他对象注入时，注入的应该是对应的代理对象；但是Spring无法提前知道这个对象是不是有循环依赖的情况，而正常情况下（没有循环依赖情况），Spring都是在创建好完成品Bean之后才创建对应的代理。这时候Spring有两个选择：
Spring选择了第二种方式，那怎么做到提前曝光对象而又不生成代理呢？
Spring就是在对象外面包一层ObjectFactory，提前曝光的是ObjectFactory对象，在被注入时才在ObjectFactory.getObject方式内实时生成代理对象，并将生成好的代理对象放入到第二级缓存Map
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory
implements AutowireCapableBeanFactory {
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;
}
}
为了防止对象在后面的初始化（init）时重复代理，在创建代理时，earlyProxyReferences缓存会记录已代理的对象。
public abstract class AbstractAutoProxyCreator extends ProxyProcessorSupport
implements SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor, BeanFactoryAware {
private final Map<Object, Object> earlyProxyReferences = new ConcurrentHashMap<>(16);
@Override
public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}
}
提前曝光之后：
public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory
implements AutowireCapableBeanFactory {
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)
throws BeanCreationException {
……
// Initialize the bean instance.
Object exposedObject = bean;
try {
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
catch (Throwable ex) {
if (ex instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException) ex).getBeanName())) {
throw (BeanCreationException) ex;
}
else {
throw new BeanCreationException(
mbd.getResourceDescription(), beanName, \"Initialization of bean failed\", ex);
}
}
……
}
}
// 获取要注入的对象
public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
// 一级缓存
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
synchronized (this.singletonObjects) {
// 二级缓存
singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
// 三级缓存
ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
if (singletonFactory != null) {
singletonObject = singletonFactory.getObject();
this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
this.singletonFactories.remove(beanName);
}
}
}
}
return singletonObject;
}
}
在经历了以下步骤之后，最终通过addSingleton方法将最终生成的可用的Bean放入到单例缓存里。
public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {
/** Cache of singleton objects: bean name to bean instance. */
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);
/** Cache of singleton factories: bean name to ObjectFactory. */
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);
/** Cache of early singleton objects: bean name to bean instance. */
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);
protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
synchronized (this.singletonObjects) {
this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject);
this.singletonFactories.remove(beanName);
this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
this.registeredSingletons.add(beanName);
}
}
}
上面第三步《为什么要包装一层ObjectFactory对象？》里讲到有两种选择：
Sping选择了第二种，如果是第一种，就会有以下不同的处理逻辑：
这种处理方式可行吗？
这里做个试验，对AbstractAutowireCapableBeanFactory做个小改造，在放入三级缓存之后立刻取出并放入二级缓存，这样三级缓存的作用就完全被忽略掉，就相当于只有二级缓存。
新建一个demo工程，创建一个包，包名为：org.springframework.beans.factory.support
创建一个类，代码如下：
public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory
implements AutowireCapableBeanFactory {
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)
throws BeanCreationException {
……
// 是否提前曝光
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\");
}
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
// 立刻从三级缓存取出放入二级缓存
getSingleton(beanName, true);
}
……
}
}
测试结果是可以的，并且从源码上分析可以得出两种方式性能是一样的，并不会影响到Sping启动速度。那为什么Sping不选择二级缓存方式，而是要额外加一层缓存？
如果要使用二级缓存解决循环依赖，意味着Bean在构造完后就创建代理对象，这样违背了Spring设计原则。Spring结合AOP跟Bean的生命周期，是在Bean创建完全之后通过AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator这个后置处理器来完成的，在这个后置处理的postProcessAfterInitialization方法中对初始化后的Bean完成AOP代理。如果出现了循环依赖，那没有办法，只有给Bean先创建代理，但是没有出现循环依赖的情况下，设计之初就是让Bean在生命周期的最后一步完成代理而不是在实例化后就立马完成代理。
如果对象A和对象B循环依赖，且都有代理的话，那创建的顺序就是
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