搬山道猿

2023-03-15 10:42 湖南科技大学后端发布于湖南

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Spring源码解析-Spring 循环依赖

Spring源码解析简图：

Spring 如何解决循环依赖，⽹上的资料很多，但是感觉写得好的极少，特别是源码解读⽅⾯，我就⾃⼰单独出⼀篇，这篇⽂章绝对肝！

文章目录：

一. 基础知识

1.1 什么是循环依赖？

⼀个或多个对象之间存在直接或间接的依赖关系，这种依赖关系构成⼀个环形调⽤，有下⾯ 3 种⽅式。

我们看⼀个简单的 Demo，对标“情况 2”。

@Service
public class Model1 {
    @Autowired
    private Model2 model2;
    public void test1() {
    }
}
@Service
public class Model2 {
    @Autowired
    private Model1 model1;
    public void test2() {
    }
}
复制代码

这是⼀个经典的循环依赖，它能正常运⾏，后⾯我们会通过源码的⻆度，解读整体的执⾏流程。

1.2 三级缓存

解读源码流程之前，spring 内部的三级缓存逻辑必须了解，要不然后⾯看代码会蒙圈。

第⼀级缓存：singletonObjects，⽤于保存实例化、注⼊、初始化完成的 bean 实例；
第⼆级缓存：earlySingletonObjects，⽤于保存实例化完成的 bean 实例；
第三级缓存：singletonFactories，⽤于保存 bean 创建⼯⼚，以便后⾯有机会创建代理对象。

这是最核⼼，我们直接上源码：

执⾏逻辑：

先从“第⼀级缓存”找对象，有就返回，没有就找“⼆级缓存”；
找“⼆级缓存”，有就返回，没有就找“三级缓存”；
找“三级缓存”，找到了，就获取对象，放到“⼆级缓存”，从“三级缓存”移除。

1.3 原理执⾏流程

我把“情况 2”执⾏的流程分解为下⾯ 3 步，是不是和“套娃”很像？

整个执⾏逻辑如下：

在第⼀层中，先去获取 A 的 Bean，发现没有就准备去创建⼀个，然后将 A 的代理⼯⼚放⼊“三级缓存”（这个 A 其实是⼀个半成品，还没有对⾥⾯的属性进⾏注⼊），但是 A 依赖 B 的创建，就必须先去创建 B；
在第⼆层中，准备创建 B，发现 B ⼜依赖 A，需要先去创建 A；
在第三层中，去创建 A，因为第⼀层已经创建了 A 的代理⼯⼚，直接从“三级缓存”中拿到 A 的代理⼯⼚，获取 A 的代理对象，放⼊“⼆级缓存”，并清除“三级缓存”；
回到第⼆层，现在有了 A 的代理对象，对 A 的依赖完美解决（这⾥的 A 仍然是个半成品），B 初始化成功；
回到第⼀层，现在 B 初始化成功，完成 A 对象的属性注⼊，然后再填充 A 的其它属性，以及 A 的其它步骤（包括 AOP），完成对 A 完整的初始化功能（这⾥的 A 才是完整的 Bean）。
将 A 放⼊“⼀级缓存”。

为什么要⽤ 3 级缓存？我们先看源码执⾏流程，后⾯我会给出答案。

二. 源码解读

注意：Spring 的版本是 5.2.15.RELEASE，否则和我的代码不⼀样！！！

上⾯的知识，⽹上其实都有，下⾯才是我们的重头戏，让我们一起⾛⼀遍代码流程。

2.1 代码⼊⼝

这⾥需要多跑⼏次，把前⾯的 beanName 跳过去，只看 Model1。

2.2 第⼀层

进⼊ doGetBean()，从 getSingleton() 没有找到对象，进⼊创建 Bean 的逻辑。

进⼊ doCreateBean() 后，调⽤ addSingletonFactory()。

往三级缓存 singletonFactories 塞⼊ model1 的⼯⼚对象。

进⼊到 populateBean()，执⾏ postProcessProperties()，这⾥是⼀个策略模式，找到下图的策略对象。

正式进⼊该策略对应的⽅法。

下⾯都是为了获取 model1 的成员对象，然后进⾏注⼊。

进⼊ doResolveDependency()，找到 model1 依赖的对象名 model2

需要获取 model2 的 bean，是 AbstractBeanFactory 的⽅法。

正式获取 model2 的 bean。

到这⾥，第⼀层套娃基本结束，因为 model1 依赖 model2，下⾯我们进⼊第⼆层套娃。

2.3 第⼆层

获取 louzai2 的 bean，从 doGetBean()，到 doResolveDependency()，和第⼀层的逻辑完全⼀样，找到 model2 依赖的对象名 model1。

前⾯的流程全部省略，直接到 doResolveDependency()。

正式获取 model1 的 bean。

到这⾥，第⼆层套娃结束，因为 model2 依赖 model1，所以我们进⼊第三层套娃。

2.4 第三层

获取 model1 的 bean，在第⼀层和第⼆层中，我们每次都会从 getSingleton() 获取对象，但是由于之前没有初始化 model1 和 model2 的三级缓存，所以获取对象为空。

敲重点！敲重点！！敲重点！！！

到了第三层，由于第三级缓存有 model1 数据，这⾥使⽤三级缓存中的⼯⼚，为 model2 创建⼀个代理对象，塞⼊⼆级缓存。

这⾥就拿到了 model1 的代理对象，解决了 model2 的依赖关系，返回到第⼆层。

2.5 返回第⼆层

返回第⼆层后，model2 初始化结束，这⾥就结束了么？⼆级缓存的数据，啥时候会给到⼀级呢？

甭着急，看这⾥，还记得在 doGetBean() 中，我们会通过 createBean() 创建⼀个 model2 的 bean，当 model2 的 bean 创建成功后，我们会执⾏ getSingleton()，它会对 model2 的结果进⾏处理。

我们进⼊ getSingleton()，会看到下⾯这个⽅法。

这⾥就是处理 model2 的⼀、⼆级缓存的逻辑，将⼆级缓存清除，放⼊⼀级缓存。

2.6 返回第⼀层

同 2.5，model1 初始化完毕后，会把 model1 的⼆级缓存清除，将对象放⼊⼀级缓存。

到这⾥，所有的流程结束，我们返回 model1 对象。

三. 原理深度解读

3.1 什么要有 3 级缓存？

这是⼀道⾮常经典的⾯试题，前⾯已经告诉⼤家详细的执⾏流程，包括源码解读，但是没有告诉⼤家为什么要⽤ 3 级缓存？

这⾥是重点！敲⿊板！！！

我们先说“⼀级缓存”的作⽤，变量命名为 singletonObjects，结构是 Map，它就是⼀个单例池，将初始化好的对象放到⾥⾯，给其它线程使⽤，如果没有第⼀级缓存，程序不能保证 Spring 的单例属性。

“⼆级缓存”先放放，我们直接看“三级缓存”的作⽤，变量命名为 singletonFactories，结构是 Map>，Map 的 Value 是⼀个对象的代理⼯⼚，所以“三级缓存”的作⽤，其实就是⽤来存放对象的代理⼯⼚。

那这个对象的代理⼯⼚有什么作⽤呢，我先给出答案，它的主要作⽤是存放半成品的单例 Bean，⽬的是为了“打破循环”，可能⼤家还是不太懂，这⾥我再稍微解释⼀下。

我们回到⽂章开头的例⼦，创建 A 对象时，会把实例化的 A 对象存⼊“三级缓存”，这个 A 其实是个半成品，因为没有完成依赖属性 B 的注⼊，所以后⾯当初始化 B 时，B ⼜要去找 A，这时就需要从“三级缓存”中拿到这个半成品的 A（这⾥描述，其实也不完全准确，因为不是直接拿，为了让⼤家好理解，我就先这样描述），打破循环

那我再问⼀个问题，为什么“三级缓存”不直接存半成品的 A，⽽是要存⼀个代理⼯⼚呢？答案是因为 AOP。

在解释这个问题前，我们看⼀下这个代理⼯⼚的源码，让⼤家有⼀个更清晰的认识。

直接找到创建 A 对象时，把实例化的 A 对象存⼊“三级缓存”的代码，直接⽤前⾯的两幅截图。

下⾯我们主要看这个对象⼯⼚是如何得到的，进⼊ getEarlyBeanReference() ⽅法。

最后⼀幅图太重要了，我们知道这个对象⼯⼚的作⽤：

如果 A 有 AOP，就创建⼀个代理对象；
如果 A 没有 AOP，就返回原对象。

那“⼆级缓存”的作⽤就清楚了，就是⽤来存放对象⼯⼚⽣成的对象，这个对象可能是原对象，也可能是个代理对象。

我再问⼀个问题，为什么要这样设计呢？把⼆级缓存⼲掉不⾏么？我们继续往下看。

3.2 能⼲掉第 2 级缓存么？

@Service
public class A {
    @Autowired
    private B b;
    @Autowired
    private C c;
    public void test1() {
    }
}

@Service
public class B {
    @Autowired
    private A a;
    public void test2() {
    }
}

@Service
public class C {
    @Autowired
    private A a;
    public void test3() {
    }
}
复制代码

根据上⾯的套娃逻辑，A 需要找 B 和 C，但是 B 需要找 A，C 也需要找 A。

假如 A 需要进⾏ AOP，因为代理对象每次都是⽣成不同的对象，如果⼲掉第⼆级缓存，只有第⼀、三级缓存：