源码深度解析，Spring 如何解决循环依赖？

Myth丶恋晨 2024-03-27 18:19 146阅读 0赞

![图片][719cd29e6552f87087a158b64f3b7b1c.png]

## 1. 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。

![图片][98811b5599846d2d9818f0f0c5a5a5eb.png]

我们看一个简单的 Demo，对标“情况 2”。

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

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角度，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：

![图片][2eaada7543b2127c7237beb719230845.png]

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 ？

![图片][7b0a6459b7ff6714ad7173780033c45d.png]

整个执行逻辑如下：

1.  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；
2.  在第二层中，准备创建 B，发现 B 又依赖 A，需要先去创建 A；
3.  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”；
4.  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；
5.  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**）。
6.  **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。

## 2. 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，让你跟着楼仔，走一遍代码流程。

### 2.1 代码入口 ###

![图片][9c392044ce66a3659d946866dbdb41dc.png]

![图片][f1d4f7f84191146dd4c2cec8d4bcf560.png]

这里需要多跑几次，把前面的 beanName 跳过去，只看 louzai1。

![图片][d5c6e9dbd76a09d79a97b2fd99cae6b4.png]

![图片][03ebaca7ed84f7c49e2e3430a6278f04.png]

### 2.2 第一层 ###

![图片][5908e082cc8380fa3e7a5caf2803fab7.png]

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

![图片][1e4150e940b38617c7afabfd076a01d8.png]

![图片][46b97f2973079577964b64caaecf4d36.png]

进入 doCreateBean() 后，调用 addSingletonFactory()。

![图片][324b64aa6d83f9cd294cda10967fcac3.png]

往三级缓存 singletonFactories 塞入 louzai1 的工厂对象。

![图片][d677f57f6f2b1ed0600a79efaf2cb181.png]

![图片][9dcba1b3d56dda1cd1dea6d9d20dc700.png]

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。

![图片][3e0b57d46449b89ea15f2f2c5bc9adb5.png]

正式进入该策略对应的方法。

![图片][2bb092264d5e1929af7d91682733ab5e.png]

下面都是为了获取 louzai1 的成员对象，然后进行注入。

![图片][17b422728bfecc330a831eb6fb09bb18.png]

![图片][0b880d087e11dd13101e856447b6a9e1.png]

![图片][42b69fdf87785fc286a237aca32f6849.png]

![图片][a744a5cea6d1c3ecddee35a494c354c2.png]

进入 doResolveDependency()，找到 louzai1 依赖的对象名 louzai2

![图片][107d5dc6f01a652ee2e3101581123e52.png]

需要获取 louzai2 的 bean，是 AbstractBeanFactory 的方法。

![图片][492dc84b55399bd607456e4a2c3dc170.png]

正式获取 louzai2 的 bean。

![图片][190676349f0f4cea0f077f6efb187b30.png]

**到这里，第一层套娃基本结束，因为 louzai1 依赖 louzai2，下面我们进入第二层套娃。**

### 2.3 第二层 ###

![图片][bedf31f3eddf4b6fa520decda7cdec56.png]

获取 louzai2 的 bean，从 doGetBean()，到 doResolveDependency()，和第一层的逻辑完全一样，找到 louzai2 依赖的对象名 louzai1。

前面的流程全部省略，直接到 doResolveDependency()。

![图片][7e126d5e3e20b21a083f5eca07d11998.png]

正式获取 louzai1 的 bean。

![图片][c71bdc09fc866f4e3c55acbc05d5d351.png]

**到这里，第二层套娃结束，因为 louzai2 依赖 louzai1，所以我们进入第三层套娃。**

### 2.4 第三层 ###

![图片][d67ab703fc08eea6dcd33a5de47c902e.png]

获取 louzai1 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 louzai1 和 louzai2 的三级缓存，所以获取对象为空。

![图片][b1dc6039522b58cd5df25f9668a605fc.png]

![图片][af8874bc42eee15f558d905c0f7cf30f.png]

**敲重点！敲重点！！敲重点！！！**

到了第三层，由于第三级缓存有 louzai1 数据，这里使用三级缓存中的工厂，为 louzai1 创建一个代理对象，塞入二级缓存。

![图片][b6d56076b6582178b969813a2379b002.png]

这里就拿到了 louzai1 的代理对象，解决了 louzai2 的依赖关系，返回到第二层。

### 2.5 返回第二层 ###

返回第二层后，louzai2 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 louzai2 的 bean，当 louzai2 的 bean 创建成功后，我们会执行 getSingleton()，它会对 louzai2 的结果进行处理。

![图片][34bb664433fb3cfd8c50bfe12be1a69e.png]

我们进入 getSingleton()，会看到下面这个方法。

![图片][3e43ed01d75d2ecf691a588b23abd558.png]

这里就是处理 louzai2 的 一、二级缓存的逻辑，将二级缓存清除，放入一级缓存。

![图片][c46e026f76a293b06c8cd99803ef1111.png]

### 2.6 返回第一层 ###

同 2.5，louzai1 初始化完毕后，会把 louzai1 的二级缓存清除，将对象放入一级缓存。

![图片][37f52670df6df5152099e3d98da236a7.png]

到这里，所有的流程结束，我们返回 louzai1 对象。

## 3. 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<String, Object>，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<String, ObjectFactory<?>>，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 A 的依赖属性 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。

![图片][e8e1d868170597fb6171ea50768223a0.png]

![图片][742e18bbacf435f299ff69f106bafc6c.png]

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

![图片][252c40bbf39bc7198291f366e8a7b8c4.png]

![图片][08bded5d021c4b421b6e066ffb564ecc.png]

![图片][2ad926454f8d932b1b629baee5c4ca97.png]

![图片][1b00beda0ae19130bc6efd98b617443d.png]

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() {
        }
    }

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：

*  B 找到 A 时，直接通过三级缓存的工厂的代理对象，生成对象 A1。
 *  C 找到 A 时，直接通过三级缓存的工厂的代理对象，生成对象 A2。

看到问题没？**你通过 A 的工厂的代理对象，生成了两个不同的对象 A1 和 A2**，所以为了避免这种问题的出现，我们搞个二级缓存，把 A1 存下来，下次再获取时，直接从二级缓存获取，无需再生成新的代理对象。

**所以“二级缓存”的目的是为了避免因为 AOP 创建多个对象，其中存储的是半成品的 AOP 的单例 bean。**

如果没有 AOP 的话，我们其实只要 1、3 级缓存，就可以满足要求。

## 4. 写在最后 ##

我们再回顾一下 3 级缓存的作用：

*  一级缓存：**为“Spring 的单例属性”而生**，就是个单例池，用来存放已经初始化完成的单例 Bean；
 *  二级缓存：**为“解决 AOP”而生**，存放的是半成品的 AOP 的单例 Bean；
 *  三级缓存：**为“打破循环”而生**，存放的是生成半成品单例 Bean 的工厂方法。

如果你能理解上面我说的三条，恭喜你，你对 Spring 的循环依赖理解得非常透彻！

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[3e0b57d46449b89ea15f2f2c5bc9adb5.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/705a0676be0d4797b0d25b9fa8ddf6fc.png
[2bb092264d5e1929af7d91682733ab5e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/97c3384060014c46be1266b834605aff.png
[17b422728bfecc330a831eb6fb09bb18.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/cbc075f06ec34d518f1e9c3a183dd239.png
[0b880d087e11dd13101e856447b6a9e1.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/ea28aa89ebe649b39cddd3778fd2989b.png
[42b69fdf87785fc286a237aca32f6849.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/62f9883a065743ada3f24645bae5e1f8.png
[a744a5cea6d1c3ecddee35a494c354c2.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/83f386430315478a9e89f2bae2ef501a.png
[107d5dc6f01a652ee2e3101581123e52.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/83b490cd644b414e8bce648f21fd1777.png
[492dc84b55399bd607456e4a2c3dc170.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/ae9c853af93f43ad875b395ff090bddc.png
[190676349f0f4cea0f077f6efb187b30.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/e1b31bbb024a41ee9a0c4534a6afe998.png
[bedf31f3eddf4b6fa520decda7cdec56.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/2e0b52102a0d4b43b51f18af9b8b9939.png
[7e126d5e3e20b21a083f5eca07d11998.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/eab074772dbd46ea88f3c1f5c12ada67.png
[c71bdc09fc866f4e3c55acbc05d5d351.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/b6264f81a76348f6be54df4cba196a59.png
[d67ab703fc08eea6dcd33a5de47c902e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/83218a3f27cf451da36b569839f3201b.png
[b1dc6039522b58cd5df25f9668a605fc.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/34f1686b70314edc81753083d43635cf.png
[af8874bc42eee15f558d905c0f7cf30f.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/fbca9b2f13974b7aa5a2cff9cd59784f.png
[b6d56076b6582178b969813a2379b002.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/9867c15ea7d94768aff5b7bc2a073fae.png
[34bb664433fb3cfd8c50bfe12be1a69e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/fc752991d5d348d5af74720c2aa9556c.png
[3e43ed01d75d2ecf691a588b23abd558.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/5b8578f57fb442aca4765cb18b434dbf.png
[c46e026f76a293b06c8cd99803ef1111.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/6a18199c364a439c89c0b6cc0fe0c625.png
[37f52670df6df5152099e3d98da236a7.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/00be5abfd7a143f7baf38bf762bc6439.png
[e8e1d868170597fb6171ea50768223a0.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/d66e690a2f22438197b9aa08aa80695b.png
[742e18bbacf435f299ff69f106bafc6c.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/9ef6864a0e824b69888f63292fce9dd2.png
[252c40bbf39bc7198291f366e8a7b8c4.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/cfd5863eaf6b45978f5b08cddcdcdb08.png
[08bded5d021c4b421b6e066ffb564ecc.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/c1f424c6877f4b2683f76b9f3f160736.png
[2ad926454f8d932b1b629baee5c4ca97.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/a20f96bf88bf43d89420bb5ed4eaf662.png
[1b00beda0ae19130bc6efd98b617443d.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/11/60182a8151894c888b1d4bd716fc8db9.png