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Spring为何要用三级缓存来解决循环依赖问题

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我们都知道Spring为了解决循环依赖使用了三级缓存

Spring三级缓存

一级缓存singletonObjects

用于保存BeanName和创建bean实例之间的关系,beanName -> bean instance

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

二级缓存earlySingletonObjects

保存提前曝光的单例bean对象

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

三级缓存singletonFactories

保存beanName和创建bean实例之间的关系,与singletonObjects不同的地方在于,当一个单例bean被放到这里面后,bean在创建过程中,可以通过getBean方法获取到,目的是用来检测循环引用

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

在创建bean的时候,首先从缓存中获取单例的bean,这个缓存就是singletonObjects,如果获取不到且bean正在创建中,就再从earlySingletonObjects中获取,如果还是获取不到且允许从singletonFactories中通过getObject拿到对象,就从singletonFactories中获取,如果获取到了就存入earlySingletonObjects并从singletonFactories中移除。

为什么要使用三级缓存?

一级缓存

首先我们看看一级缓存行不行,如果只留第一级缓存,那么单例的Bean都存在singletonObjects 中,Spring循环依赖主要基于Java引用传递,当获取到对象时,对象的field或者属性可以延后设置,理论上可以,但是如果延后设置出了问题,就会导致完整的Bean和不完整的Bean都在一级缓存中,这个引用时就有空指针的可能,所以一级缓存不行,至少要有singletonObjects 和earlySingletonObjects 两级。

两级缓存

那么我们再看看两级缓存行不行

现在有A的field或者setter依赖B的实例对象,同时B的field或者setter依赖了A的实例,A首先开始创建,并将自己暴露到 earlySingletonObjects 中,开始填充属性,此时发现自己依赖B的属性,尝试去get(B),发现B还没有被创建,所以开始创建B,在进行属性填充时初始化A,就从earlySingletonObjects 中获取到了实例化但没有任何属性的A,B拿到A后完成了初始化阶段,将自己放到singletonObjects中,此时返回A,A拿到B的对象继续完成初始化,完成后将自己放到singletonObjects中,由A与B中所表示的A的属性地址是一样的,所以A的属性填充完后,B也获取了A的属性,这样就解决了循环的问题。

似乎完美解决,如果就这么使用的话也没什么问题,但是再加上AOP情况就不同了,被AOP增强的Bean会在初始化后代理成为一个新的对象,也就是说:

如果有AOP,A依赖于B,B依赖于A,A实例化完成暴露出去,开始注入属性,发现引用B,B开始实例化,使用A暴露的对象,初始化完成后封装成代理对象,A再将代理后的B注入,再做代理,那么代理A中的B就是代理后的B,但是代理后的B中的A是没用代理的A。

显然这是不对的,所以在Spring中存在第三级缓存,在创建对象时判断是否是单例,允许循环依赖,正在创建中,就将其从earlySingletonObjects中移除掉,并在singletonFactories放入新的对象,这样后续再查询beanName时会走到singletonFactory.getObject(),其中就会去调用各个beanPostProcessor的getEarlyBeanReference方法,返回的对象就是代理后的对象。

public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory
  implements AutowireCapableBeanFactory { 
 
  // 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) {
   if (logger.isDebugEnabled()) {
    logger.debug("Eagerly caching bean '" + beanName +
      "' to allow for resolving potential circular references");
   }
   addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
  }

  /**
  * Add the given singleton factory for building the specified singleton
  * if necessary.
  * <p>To be called for eager registration of singletons, e.g. to be able to
  * resolve circular references.
  * @param beanName the name of the bean
  * @param singletonFactory the factory for the singleton object
  */
 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);
    this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
    this.registeredSingletons.add(beanName);
   }
  }
 }

总结

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