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高頻面試：Spring 如何解決循環依賴？

來源：責編：時間：2023-10-08 07:05:49 262觀看

導讀Spring 如何解決循環依賴，網上的資料很多，但是感覺寫得好的極少，特別是源碼解讀方面，我就自己單獨出一篇，這篇文章絕對肝！不 BB，上文章目錄。圖片1. 基礎知識1.1 什么是循環依賴？一個或多個對象之間存在直接或間接的依賴關系

Spring 如何解決循環依賴，網上的資料很多，但是感覺寫得好的極少，特別是源碼解讀方面，我就自己單獨出一篇，這篇文章絕對肝！

不 BB，上文章目錄。

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1. 基礎知識

1.1 什么是循環依賴？

一個或多個對象之間存在直接或間接的依賴關系，這種依賴關系構成一個環形調用，有下面 3 種方式。

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我們看一個簡單的 Demo，對標“情況 2”。

@Servicepublic class Louzai1 {    @Autowired    private Louzai2 louzai2;    public void test1() {    }}@Servicepublic class Louzai2 {    @Autowired    private Louzai1 louzai1;    public void test2() {    }}

這是一個經典的循環依賴，它能正常運行，后面我們會通過源碼的角度，解讀整體的執行流程。

1.2 三級緩存

解讀源碼流程之前，spring 內部的三級緩存邏輯必須了解，要不然后面看代碼會蒙圈。

第一級緩存：singletonObjects，用于保存實例化、注入、初始化完成的 bean 實例；
第二級緩存：earlySingletonObjects，用于保存實例化完成的 bean 實例；
第三級緩存：singletonFactories，用于保存 bean 創建工廠，以便后面有機會創建代理對象。

這是最核心，我們直接上源碼：

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執行邏輯：

先從“第一級緩存”找對象，有就返回，沒有就找“二級緩存”；
找“二級緩存”，有就返回，沒有就找“三級緩存”；
找“三級緩存”，找到了，就獲取對象，放到“二級緩存”，從“三級緩存”移除。

1.3 原理執行流程

我把“情況 2”執行的流程分解為下面 3 步，是不是和“套娃”很像？

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整個執行邏輯如下：

在第一層中，先去獲取 A 的 Bean，發現沒有就準備去創建一個，然后將 A 的代理工廠放入“三級緩存”（這個 A 其實是一個半成品，還沒有對里面的屬性進行注入），但是 A 依賴 B 的創建，就必須先去創建 B；
在第二層中，準備創建 B，發現 B 又依賴 A，需要先去創建 A；
在第三層中，去創建 A，因為第一層已經創建了 A 的代理工廠，直接從“三級緩存”中拿到 A 的代理工廠，獲取 A 的代理對象，放入“二級緩存”，并清除“三級緩存”；
回到第二層，現在有了 A 的代理對象，對 A 的依賴完美解決（這里的 A 仍然是個半成品），B 初始化成功；
回到第一層，現在 B 初始化成功，完成 A 對象的屬性注入，然后再填充 A 的其它屬性，以及 A 的其它步驟（包括 AOP），完成對 A 完整的初始化功能（這里的 A 才是完整的 Bean）。
將 A 放入“一級緩存”。

為什么要用 3 級緩存？我們先看源碼執行流程，后面我會給出答案。

2. 源碼解讀

注意：Spring 的版本是 5.2.15.RELEASE，否則和我的代碼不一樣！！！

上面的知識，網上其實都有，下面才是我們的重頭戲，讓你跟著樓仔，走一遍代碼流程。

2.1 代碼入口

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這里需要多跑幾次，把前面的 beanName 跳過去，只看 louzai1。

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2.2 第一層

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進入 doGetBean()，從 getSingleton() 沒有找到對象，進入創建 Bean 的邏輯。

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進入 doCreateBean() 后，調用 addSingletonFactory()。

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往三級緩存 singletonFactories 塞入 louzai1 的工廠對象。

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進入到 populateBean()，執行 postProcessProperties()，這里是一個策略模式，找到下圖的策略對象。

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正式進入該策略對應的方法。

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下面都是為了獲取 louzai1 的成員對象，然后進行注入。

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進入 doResolveDependency()，找到 louzai1 依賴的對象名 louzai2

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需要獲取 louzai2 的 bean，是 AbstractBeanFactory 的方法。

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正式獲取 louzai2 的 bean。

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到這里，第一層套娃基本結束，因為 louzai1 依賴 louzai2，下面我們進入第二層套娃。

2.3 第二層

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獲取 louzai2 的 bean，從 doGetBean()，到 doResolveDependency()，和第一層的邏輯完全一樣，找到 louzai2 依賴的對象名 louzai1。

前面的流程全部省略，直接到 doResolveDependency()。

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正式獲取 louzai1 的 bean。

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到這里，第二層套娃結束，因為 louzai2 依賴 louzai1，所以我們進入第三層套娃。

2.4 第三層

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獲取 louzai1 的 bean，在第一層和第二層中，我們每次都會從 getSingleton() 獲取對象，但是由于之前沒有初始化 louzai1 和 louzai2 的三級緩存，所以獲取對象為空。

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敲重點！敲重點！！敲重點！！！

到了第三層，由于第三級緩存有 louzai1 數據，這里使用三級緩存中的工廠，為 louzai1 創建一個代理對象，塞入二級緩存。

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這里就拿到了 louzai1 的代理對象，解決了 louzai2 的依賴關系，返回到第二層。

2.5 返回第二層

返回第二層后，louzai2 初始化結束，這里就結束了么？二級緩存的數據，啥時候會給到一級呢？

甭著急，看這里，還記得在 doGetBean() 中，我們會通過 createBean() 創建一個 louzai2 的 bean，當 louzai2 的 bean 創建成功后，我們會執行 getSingleton()，它會對 louzai2 的結果進行處理。

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我們進入 getSingleton()，會看到下面這個方法。

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這里就是處理 louzai2 的一、二級緩存的邏輯，將二級緩存清除，放入一級緩存。

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2.6 返回第一層

同 2.5，louzai1 初始化完畢后，會把 louzai1 的二級緩存清除，將對象放入一級緩存。

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到這里，所有的流程結束，我們返回 louzai1 對象。

3. 原理深度解讀

3.1 什么要有 3 級緩存？

這是一道非常經典的面試題，前面已經告訴大家詳細的執行流程，包括源碼解讀，但是沒有告訴大家為什么要用 3 級緩存？

這里是重點！敲黑板！！！

我們先說“一級緩存”的作用，變量命名為 singletonObjects，結構是 Map<String, Object>，它就是一個單例池，將初始化好的對象放到里面，給其它線程使用，如果沒有第一級緩存，程序不能保證 Spring 的單例屬性。

“二級緩存”先放放，我們直接看“三級緩存”的作用，變量命名為 singletonFactories，結構是 Map<String, ObjectFactory<?>>，Map 的 Value 是一個對象的代理工廠，所以“三級緩存”的作用，其實就是用來存放對象的代理工廠。

那這個對象的代理工廠有什么作用呢，我先給出答案，它的主要作用是存放半成品的單例 Bean，目的是為了“打破循環”，可能大家還是不太懂，這里我再稍微解釋一下。

我們回到文章開頭的例子，創建 A 對象時，會把實例化的 A 對象存入“三級緩存”，這個 A 其實是個半成品，因為沒有完成依賴屬性 B 的注入，所以后面當初始化 B 時，B 又要去找 A，這時就需要從“三級緩存”中拿到這個半成品的 A（這里描述，其實也不完全準確，因為不是直接拿，為了讓大家好理解，我就先這樣描述），打破循環。

那我再問一個問題，為什么“三級緩存”不直接存半成品的 A，而是要存一個代理工廠呢？答案是因為 AOP。

在解釋這個問題前，我們看一下這個代理工廠的源碼，讓大家有一個更清晰的認識。

直接找到創建 A 對象時，把實例化的 A 對象存入“三級緩存”的代碼，直接用前面的兩幅截圖。

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下面我們主要看這個對象工廠是如何得到的，進入 getEarlyBeanReference() 方法。

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最后一幅圖太重要了，我們知道這個對象工廠的作用：

如果 A 有 AOP，就創建一個代理對象；
如果 A 沒有 AOP，就返回原對象。

那“二級緩存”的作用就清楚了，就是用來存放對象工廠生成的對象，這個對象可能是原對象，也可能是個代理對象。

我再問一個問題，為什么要這樣設計呢？把二級緩存干掉不行么？我們繼續往下看。

3.2 能干掉第 2 級緩存么？

@Servicepublic class A {    @Autowired    private B b;    @Autowired    private C c;    public void test1() {    }}@Servicepublic class B {    @Autowired    private A a;    public void test2() {    }}@Servicepublic class C {    @Autowired    private A a;    public void test3() {    }}

根據上面的套娃邏輯，A 需要找 B 和 C，但是 B 需要找 A，C 也需要找 A。

假如 A 需要進行 AOP，因為代理對象每次都是生成不同的對象，如果干掉第二級緩存，只有第一、三級緩存：

B 找到 A 時，直接通過三級緩存的工廠的代理對象，生成對象 A1。
C 找到 A 時，直接通過三級緩存的工廠的代理對象，生成對象 A2。

看到問題沒？你通過 A 的工廠的代理對象，生成了兩個不同的對象 A1 和 A2，所以為了避免這種問題的出現，我們搞個二級緩存，把 A1 存下來，下次再獲取時，直接從二級緩存獲取，無需再生成新的代理對象。

所以“二級緩存”的目的是為了避免因為 AOP 創建多個對象，其中存儲的是半成品的 AOP 的單例 bean。

如果沒有 AOP 的話，我們其實只要 1、3 級緩存，就可以滿足要求。

4. 寫在最后

我們再回顧一下 3 級緩存的作用：

一級緩存：為“Spring 的單例屬性”而生，就是個單例池，用來存放已經初始化完成的單例 Bean；
二級緩存：為“解決 AOP”而生，存放的是半成品的 AOP 的單例 Bean；
三級緩存：為“打破循環”而生，存放的是生成半成品單例 Bean 的工廠方法。

如果你能理解上面我說的三條，恭喜你，你對 Spring 的循環依賴理解得非常透徹！

關于循環依賴的知識，其實還有，因為篇幅原因，我就不再寫了，這篇文章的重點，一方面是告訴大家循環依賴的核心原理，另一方面是讓大家自己去 debug 代碼，跑跑流程，挺有意思的。

可能有同學會問 “樓哥，你之前是不是經常看源碼，然后這個流程，你是不是 debug 了很久？”

我之前其實沒怎么看過開源代碼，這個流程，前期理論知識看了 2.5 個小時，然后 debug 4.5 小時，就基本全部走通了，最難的地方，就是三層套娃，稍微有些繞。

這里也簡單說一下我看源碼的心得：

需要掌握基本的設計模式；
看源碼前，最好能找一些理論知識先看看；
學會讀英文注釋，不會的話就百度翻譯；
debug 時，要克制自己，不要陷入無用的細節，這個最重要。

其中最難的是第 4 步，因為很多同學看 Spring 源碼，每看一個方法，就想多研究研究，這樣很容易被繞進去了，這個要學會克制，有大局觀，并能分辨哪里是核心邏輯，至于如何分辨，可以在網上先找些資料，如果沒有的話，就只能多看代碼了。

本文鏈接：http://www.tebozhan.com/showinfo-26-12352-0.html高頻面試：Spring 如何解決循環依賴？

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