Spring循环依赖，我本来都不想写的，但网上好多错误观点

2022-04-15 00:00:00 创建 缓存 依赖 循环 注入



来源：yes的练级攻略

  • 什么是循环依赖
  • Spring 如何解决循环依赖
    • 为什么必须都是单例
    • 为什么不能全是构造器注入
    • 一个set注入，一个构造器注入一定能成功？
    • Spring 解决循环依赖全流程
  • 为什么循环依赖需要三级缓存，二级不够吗？
  • 后

今天我们来盘 Spring 的经典面试题循环依赖。

这的面试题很经典，网上相应的文章很多，但是我还是想写一下，因为有些文章的观点在我看来是错的。

  • 比如有构造器就无法解决循环依赖？
  • 一定要三级缓存才能解决循环依赖？
  • 到底为什么要三级缓存？

好了，话不多少，我们来盘一盘。

什么是循环依赖

很简单，看下方的代码就知晓了

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

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

//或者自己依赖自己
@Service
public class A {
    @Autowired
    private A a;
}

上面这两种方式都是循环依赖，应该很好理解，当然也可以是三个 Bean 甚至更多的 Bean 相互依赖，原理都是一样的，今天我们主要分析两个 Bean 的依赖。

这种循环依赖可能会产生问题，例如 A 要依赖 B，发现 B 还没创建。

于是开始创建 B ，创建的过程发现 B 要依赖 A， 而 A 还没创建好呀，因为它要等 B 创建好。

就这样它们俩就搁这卡 bug 了。

基于 Spring Boot + MyBatis Plus + Vue & Element 实现的后台管理系统 + 用户小程序，支持 RBAC 动态权限、多租户、数据权限、工作流、三方登录、支付、短信、商城等功能。

项目地址：https://github.com/YunaiV/ruoyi-vue-pro

Spring 如何解决循环依赖

上面这种循环依赖在实际场景中是会出现的，所以 Spring 需要解决这个问题，那如何解决呢？

关键就是提前暴露未完全创建完毕的 Bean。

在 Spring 中，只有同时满足以下两点才能解决循环依赖的问题：

  1. 依赖的 Bean 必须都是单例
  2. 依赖注入的方式，必须不全是构造器注入，且 beanName 字母序在前的不能是构造器注入

为什么必须都是单例

如果从源码来看的话，循环依赖的 Bean 是原型模式，会直接抛错：

所以 Spring 只支持单例的循环依赖，但是为什么呢？

按照理解，如果两个 Bean 都是原型模式的话。

那么创建 A1 需要创建一个 B1。

创建 B1 的时候要创建一个 A2。

创建 A2 又要创建一个 B2。

创建 B2 又要创建一个 A3。

创建 A3 又要创建一个 B3.....

就又卡 BUG 了，是吧，因为原型模式都需要创建新的对象，不能跟用以前的对象。

如果是单例的话，创建 A 需要创建 B，而创建的 B 需要的是之前的个 A， 不然就不叫单例了，对吧？

也是基于这点， Spring 就能操作操作了。

具体做法就是：先创建 A，此时的 A 是不完整的（没有注入 B），用个 map 保存这个不完整的 A，再创建 B ，B 需要 A。

所以从那个 map 得到“不完整”的 A，此时的 B 就完整了，然后 A 就可以注入 B，然后 A 就完整了，B 也完整了，且它们是相互依赖的。

读起来好像有点绕，但是逻辑其实很清晰。

为什么不能全是构造器注入

在 Spring 中创建 Bean 分三步:

  1. 实例化，createBeanInstance，就是 new 了个对象
  2. 属性注入，populateBean， 就是 set 一些属性值
  3. 初始化，initializeBean，执行一些 aware 接口中的方法，initMethod，AOP代理等

明确了上面这三点，再结合我上面说的“不完整的”，我们来理一下。

如果全是构造器注入，比如A(B b)，那表明在 new 的时候，就需要得到 B，此时需要 new B 。

但是 B 也是要在构造的时候注入 A ，即B(A a)，这时候 B 需要在一个 map 中找到不完整的 A ，发现找不到。

为什么找不到？因为 A 还没 new 完呢，所以找到不完整的 A，因此如果全是构造器注入的话，那么 Spring 无法处理循环依赖。

一个set注入，一个构造器注入一定能成功？

假设我们 A 是通过 set 注入 B，B 通过构造函数注入 A，此时是成功的。

我们来分析下：实例化 A 之后，可以在 map 中存入 A，开始为 A 进行属性注入，发现需要 B。

此时 new B，发现构造器需要 A，此时从 map 中得到 A ，B 构造完毕。

B 进行属性注入，初始化，然后 A 注入 B 完成属性注入，然后初始化 A。

整个过程很顺利，没毛病。

假设 A 是通过构造器注入 B，B 通过 set 注入 A，此时是失败的。

我们来分析下：实例化 A，发现构造函数需要 B， 此时去实例化 B。

然后进行 B 的属性注入，从 map 里面找不到 A，因为 A 还没 new 成功，所以 B 也卡住了，然后就 gg。

看到这里，仔细思考的小伙伴可能会说，可以先实例化 B 啊，往 map 里面塞入不完整的 B，这样就能成功实例化 A 了啊。

确实，思路没错但是 Spring 容器是按照字母序创建 Bean 的，A 的创建永远排在 B 前面。

现在我们总结一下：

  • 如果循环依赖都是构造器注入，则失败
  • 如果循环依赖不完全是构造器注入，则可能成功，可能失败，具体跟BeanName的字母序有关系。

Spring 解决循环依赖全流程

经过上面的铺垫，我想你对 Spring 如何解决循环依赖应该已经有点感觉了，接下来我们就来看看它到底是如何实现的。

明确了 Spring 创建 Bean 的三步骤之后，我们再来看看它为单例搞的三个 map：

  1. 一级缓存，singletonObjects，存储所有已创建完毕的单例 Bean （完整的 Bean）
  2. 二级缓存，earlySingletonObjects，存储所有仅完成实例化，但还未进行属性注入和初始化的 Bean
  3. 三级缓存，singletonFactories，存储能建立这个 Bean 的一个工厂，通过工厂能获取这个 Bean，延迟化 Bean 的生成，工厂生成的 Bean 会塞入二级缓存

这三个 map 是如何配合的呢？

  1. 首先，获取单例 Bean 的时候会通过 BeanName 先去 singletonObjects（一级缓存） 查找完整的 Bean，如果找到则直接返回，否则进行步骤 2。
  2. 看对应的 Bean 是否在创建中，如果不在直接返回找不到，如果是，则会去 earlySingletonObjects （二级缓存）查找 Bean，如果找到则返回，否则进行步骤 3
  3. 去 singletonFactories （三级缓存）通过 BeanName 查找到对应的工厂，如果存着工厂则通过工厂创建 Bean ，并且放置到 earlySingletonObjects 中。
  4. 如果三个缓存都没找到，则返回 null。

从上面的步骤我们可以得知，如果查询发现 Bean 还未创建，到第二步就直接返回 null，不会继续查二级和三级缓存。

返回 null 之后，说明这个 Bean 还未创建，这个时候会标记这个 Bean 正在创建中，然后再调用 createBean 来创建 Bean，而实际创建是调用方法 doCreateBean。

doCreateBean 这个方法就会执行上面我们说的三步骤：

  1. 实例化
  2. 属性注入
  3. 初始化

在实例化 Bean 之后，会往 singletonFactories 塞入一个工厂，而调用这个工厂的 getObject 方法，就能得到这个 Bean。

addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));

要注意，此时 Spring 是不知道会不会有循环依赖发生的，但是它不管，反正往 singletonFactories 塞这个工厂，这里就是提前暴露。

然后就开始执行属性注入，这个时候 A 发现需要注入 B，所以去 getBean(B)，此时又会走一遍上面描述的逻辑，到了 B 的属性注入这一步。

此时 B 调用 getBean(A)，这时候一级缓存里面找不到，但是发现 A 正在创建中的，于是去二级缓存找，发现没找到，于是去三级缓存找，然后找到了。

并且通过上面提前在三级缓存里暴露的工厂得到 A，然后将这个工厂从三级缓存里删除，并将 A 加入到二级缓存中。

然后结果就是 B 属性注入成功。

紧接着 B 调用 initializeBean 初始化，终返回，此时 B 已经被加到了一级缓存里 。

这时候就回到了 A 的属性注入，此时注入了 B，接着执行初始化，后 A 也会被加到一级缓存里，且从二级缓存中删除 A。

Spring 解决依赖循环就是按照上面所述的逻辑来实现的。

重点就是在对象实例化之后，都会在三级缓存里加入一个工厂，提前对外暴露还未完整的 Bean，这样如果被循环依赖了，对方就可以利用这个工厂得到一个不完整的 Bean，破坏了循环的条件。

基于微服务的思想，构建在 B2C 电商场景下的项目实战。核心技术栈，是 Spring Boot + Dubbo 。未来，会重构成 Spring Cloud Alibaba 。

项目地址：https://github.com/YunaiV/onemall

为什么循环依赖需要三级缓存，二级不够吗？

上面都说了那么多了，那我们思考下，解决循环依赖需要三级缓存吗？

很明显，如果仅仅只是为了破解循环依赖，二级缓存够了，压根就不必要三级。

你思考一下，在实例化 Bean A 之后，我在二级 map 里面塞入这个 A，然后继续属性注入。

发现 A 依赖 B 所以要创建 Bean B，这时候 B 就能从二级 map 得到 A ，完成 B 的建立之后， A 自然而然能完成。

所以为什么要搞个三级缓存，且里面存的是创建 Bean 的工厂呢？

我们来看下调用工厂的 getObject 到底会做什么，实际会调用下面这个方法：

protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {
    Object exposedObject = bean;
    if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
        for (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessorCache().smartInstantiationAware) {
            exposedObject = bp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
        }
    }
    return exposedObject;
}

重点就在中间的判断，如果 false，返回就是参数传进来的 bean，没任何变化。

如果是 true 说明有 InstantiationAwareBeanPostProcessors 。

且循环的是 smartInstantiationAware 类型，如有这个 BeanPostProcessor 说明 Bean 需要被 aop 代理。

我们都知道如果有代理的话，那么我们想要直接拿到的是代理对象。

也就是说如果 A 需要被代理，那么 B 依赖的 A 是已经被代理的 A，所以我们不能返回 A 给 B，而是返回代理的 A 给 B。

这个工厂的作用就是判断这个对象是否需要代理，如果否则直接返回，如果是则返回代理对象。

看到这明白的小伙伴肯定会问，那跟三级缓存有什么关系，我可以在要放到二级缓存的时候判断这个 Bean 是否需要代理，如果要直接放代理的对象不就完事儿了。

是的，这个思路看起来没任何问题，问题就出在时机，这跟 Bean 的生命周期有关系。

正常代理对象的生成是基于后置处理器，是在被代理的对象初始化后期调用生成的，所以如果你提早代理了其实是违背了 Bean 定义的生命周期。

所以 Spring 先在一个三级缓存放置一个工厂，如果产生循环依赖，那么就调用这个工厂提早得到代理对象。

如果没产生依赖，这个工厂根本不会被调用，所以 Bean 的生命周期就是对的。

至此，我想你应该明白为什么会有三级缓存了。

也明白，其实破坏循环依赖，其实只有二级缓存就够了，但是碍于生命周期的问题，提前暴露工厂延迟代理对象的生成。

对了，不用担心三级缓存因为没有循环依赖，数据堆积的问题，终单例 Bean 创建完毕都会加入一级缓存，此时会清理下面的二、三级缓存。

后

好了，看到这里想必你应该对 Spring 的循环依赖很清晰了，并且面试的时候肯定也难不倒你了。

我稍微总结下：

  • 有构造器注入，不一定会产生问题，具体得看是否都是构造器注和 BeanName 的字母序
  • 如果单纯为了打破循环依赖，不需要三级缓存，两级就够了。
  • 三级缓存是否为延迟代理的创建，尽量不打破 Bean 的生命周期


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