Spring如何解决循环依赖的---三级缓存

　　说起Spring，作为流水线上装配工的小码农，可能是我们最熟悉不过的一种技术框架。但是对于Spring到底是个什么东西，我猜作为大多数的你可能跟我一样，只知道IOC、DI，却并不明白这其中的原理究竟是怎样的。在这儿你可能想得完整的关于Spring相关的知识，但是我要告诉你对不起。这里不是教程，只能作为你窥探spring核心的窗口。我不做教程，因为网上的教程、源码解析太多，你可以自行选择学习。但我要提醒你的是，看再多的教程也不如你一次的主动去追踪源码。

　　好了，废话说了这么多就是提醒你这里不是一个教程。只是一个描绘似的谈论，期间会有一些知识或举例缺陷，所以期望你的指正。

　　今天，我们要说的是spring是如何解决循环依赖的。对于一个问题说解决之前，我们首先要先明确形成问题的本因。那么循环依赖，何为循环依赖呢？

　　这里我们先借用一张图来通过视觉感受一下，看图：

　　

 

　　其实，通过上面图片我想你应该能看图说话了，所谓的循环依赖其实就是一种死循环。想象一下生活中的例子就是，你作为一个猛男喜欢一个萝莉，而萝莉却爱上了你的基友娘炮，但是娘炮心理却一直想着和你去澡堂洗澡时捡你扔的肥皂。

　　是的，这就是循环依赖的本因。当spring启动在解析配置创建bean的过程中。首先在初始化A的时候发现需要引用B，然后去初始化B的时候又发现引用了C，然后又去初始化C却发现一个操蛋的结果，C引用了A。它又去初始化A一次循环无穷尽，如你们这该死的变态三角关系一样。

　　既然形成了这种看起来无法 解决的三角关系，那么有什么办法解决呢？相信聪明的你在面对这样尴尬的境地，已经开始思考解决方案了。想不想的出来没关系，我们看看spring的大神们是如何来解决这个问题的。

　　Spring解决循环依赖的方法就是如题所述的三级缓存、预曝光。

　　Spring的三级缓存主要是singletonObjects、earlySingletonObjects、singletonFactories这三个Map：

　　代码 1-1：

 　　/** Cache of singleton objects: bean name --> bean instance */
    private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);

    /** Cache of singleton factories: bean name --> ObjectFactory */
    private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);

    /** Cache of early singleton objects: bean name --> bean instance */
    private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);

 我们知道了Spring为解决循环依赖所定义的三级缓存了，那么我们就来看看它是如何通过这三级缓存来解决这个问题的。

代码 1-2：

@Nullable
    protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
        Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);　　//首先通过beanName从一级缓存获取bean
        if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {　　//如果一级缓存中没有，并且beanName映射的bean正在创建中
            synchronized (this.singletonObjects) {
                singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);　　//从二级缓存中获取
                if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {　　//二级缓存也没有
                    ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);　　//从三级缓存获取
                    if (singletonFactory != null) {
                        singletonObject = singletonFactory.getObject();　　//获取到bean
                        this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);　　//将获取的bean提升至二级缓存
                        this.singletonFactories.remove(beanName);　　//从三级缓存删除
                    }
                }
            }
        }
        return singletonObject;
    }

 上面的方法就是Spring获取single bean的过程，其中的一些方法的解释我就直接借用其它博主的文摘了：

• isSingletonCurrentlyInCreation()：判断当前 singleton bean 是否处于创建中。bean 处于创建中也就是说 bean 在初始化但是没有完成初始化，有一个这样的过程其实和 Spring 解决 bean 循环依赖的理念相辅相成，因为 Spring 解决 singleton bean 的核心就在于提前曝光 bean。
• allowEarlyReference：从字面意思上面理解就是允许提前拿到引用。其实真正的意思是是否允许从 singletonFactories 缓存中通过 getObject() 拿到对象，为什么会有这样一个字段呢？原因就在于 singletonFactories 才是 Spring 解决 singleton bean 的诀窍所在。

 好了，说道这里我们来缕清一下当我们执行下面代码获取一个name为 user 的bean时Spring都经过了怎样的过程。

代码 1-3：

ClassPathResource resource = new ClassPathResource("bean.xml");
DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory();
XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(factory);
reader.loadBeanDefinitions(resource);
UserBean user = (UserBean) factory.getBean("user");

通过追踪源码我们发现getBean()方法执行后会调用到AbstractBeanFactory.doGetBean()方法，在此方法中调用了我们上文提到的关键getSingleton()。因为开始启动项目，获取第一个bean时缓存都是空的，所以直接返回一个null。追踪源码发现，在doGetBean()后面会调用到AbstractAutowireCapableBeanFactory.doCreateBean()方法进行bean创建，详细流程就自行追踪源码。在这个方法中有一段代码：

代码 1-4:

// 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)); //通过条件判断该bean是否允许提前曝露
   if (earlySingletonExposure) {
      if (logger.isTraceEnabled()) {
                logger.trace("Eagerly caching bean '" + beanName +
                        "' to allow for resolving potential circular references");
     }
     addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));　//允许提前暴露的bean 添加到三级缓存
}

通过上面的代码我们发现，可以提前暴露的bean通过addSingletonFactory()方法添加到了三级缓存SingletonFactories 中，我们看一下它是怎样操作的。

代码 1-5：

protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
        Assert.notNull(singletonFactory, "Singleton factory must not be null");
        synchronized (this.singletonObjects) {
            if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {
                this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);　　//添加到三级缓存
                this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
                this.registeredSingletons.add(beanName);
            }
        }
    }

此时，我们的user这个bean就被加入到了三级缓存中，那么什么样bean的才会被加入到三级缓存中呢？就是代码 1-4中的三个判断条件：

• 单例
• 允许循环引用的bean
• 当前 bean 正在创建中

 

 到这里user这个bean已经创建，但是它还不是一个完整的bean，还需要后续的初始化。但是这不影响其它的bean引用它，假设user为开始图中的A，那么当在初始化A（user）的时候，发现A中有一个属性B，在调用方法applyPropertyValues()去设置这个B的时候。会发现B还没创建，Spring就会在重复创建A的流程调用doCreate()来创建B，然后添加到三级缓存，设置B的属性C时，发现C也还没创建，接着重复前述doCreate()步骤进行C的创建。C创建完成，进行初始化发现C引用了A，这时关键的地方就是上面的代码1-2处。

在C设置属性A的时候，调用getSingleton()获取bean时，因为A已经在代码1-4处添加到了三级缓存中，C可以直接获取到A的实例并设置成功后，继续完成自己创建。初始化完成后，调用如下方法将自己添加到一级缓存。

代码 1-6：

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);                      
　　}                                                                     
}                                                                     

至此，Spring对于循环依赖的解决就说完了。总结来看，就想你们三角关系中那样，娘炮在缠着你捡肥皂的时候，你可以先把肥皂扔到地上安抚一下他。然后，再去追求你要的萝莉。然而他也可能做出一个假象安抚萝莉，而萝莉也可能把你加入云胎库。最后的结果要等真正使用时才知道……