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源码就该学到这样:每一步附实例给你讲解清楚循环依赖解决方案
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首先,我们需要明白什么是循环依赖?简单来说就是A对象创建过程中需要依赖B对象,而B对象创建过程中同样也需要A对象,所以A创建时需要先去把B创建出来,但B创建时又要先把A创建出来...死循环有木有...

源码就该学到这样:每一步附实例给你讲解清楚循环依赖解决方案

那么在Spring中,有多少种循环依赖的情况呢?大部分人只知道两个普通的Bean之间的循环依赖,而Spring中其实存在三种对象(普通Bean,工厂Bean,代理对象),他们之间都会存在循环依赖,这里我给列举出来,大致分别以下几种:

普通Bean与普通Bean之间

普通Bean与代理对象之间

代理对象与代理对象之间

普通Bean与工厂Bean之间

工厂Bean与工厂Bean之间

工厂Bean与代理对象之间

那么,在Spring中是如何解决这个问题的呢?

1. 普通Bean与普通Bean

首先,我们先设想一下,如果让我们自己来编码,我们会如何解决这个问题?

栗子

现在我们有两个互相依赖的对象A和B

public class NormalBeanA {

    private NormalBeanB normalBeanB;

    public void setNormalBeanB(NormalBeanB normalBeanB) {
        this.normalBeanB = normalBeanB;
    }
}

public class NormalBeanB {

    private NormalBeanA normalBeanA;

    public void setNormalBeanA(NormalBeanA normalBeanA) {
        this.normalBeanA = normalBeanA;
    }
}

然后我们想要让他们彼此都含有对象

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        // 先创建A对象
        NormalBeanA normalBeanA = new NormalBeanA();
        // 创建B对象
        NormalBeanB normalBeanB = new NormalBeanB();
        // 将A对象的引用赋给B
        normalBeanB.setNormalBeanA(normalBeanA);
        // 再将B赋给A
        normalBeanA.setNormalBeanB(normalBeanB);
    }
}

发现了吗?我们并没有先创建一个完整的A对象,而是先创建了一个空壳对象(Spring中称为早期对象),将这个早期对象A先赋给了B,使得得到了一个完整的B对象,再将这个完整的B对象赋给A,从而解决了这个循环依赖问题,so easy!

那么Spring中是不是也这样做的呢?我们就来看看吧~

Spring中的解决方案

由于上一篇已经分析过Bean的创建过程了,其中的某些部分就不再细讲了

先来到创建Bean的方法

AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean

假设此时在创建A

protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args){
  // beanName -> A
  // 实例化A
  BeanWrapper instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
  // 是否允许暴露早期对象
  boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
                                    isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
  if (earlySingletonExposure) {
    // 将获取早期对象的回调方法放到三级缓存中
    addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
  }
}

addSingletonFactory

protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
        synchronized (this.singletonObjects) {
            // 单例缓存池中没有该Bean
            if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {
                // 将回调函数放入三级缓存
                this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);
                this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
                this.registeredSingletons.add(beanName);
            }
        }
    }

ObjectFactory是一个函数式接口

在这里,我们发现在创建Bean时,Spring不管三七二十一,直接将一个获取早期对象的回调方法放进了一个三级缓存中,我们再来看一下回调方法的逻辑

getEarlyBeanReference

protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {
  Object exposedObject = bean;
  // 调用BeanPostProcessor对早期对象进行处理,在Spring的内置处理器中,并无相关的处理逻辑
  // 如果开启了AOP,将引入一个AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator,此时将可能对Bean进行动态代理
  if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
    for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
      if (bp instanceof SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) {
        SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
        exposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
      }
    }
  }
  return exposedObject;
}

在这里,如果没有开启AOP,或者该对象不需要动态代理,会直接返回原对象

此时,已经将A的早期对象缓存起来了,接下来在填充属性时会发生什么呢?

相信大家也应该想到了,A对象填充属性时必然发现依赖了B对象,此时就将转头创建B,在创建B时同样会经历以上步骤,此时就该B对象填充属性了,这时,又将要转头创建A,那么,现在会有什么不一样的地方呢?我们看看getBean的逻辑吧

doGetBean

protected <T> T doGetBean(
            String name, @Nullable Class<T> requiredType, @Nullable Object[] args, boolean typeCheckOnly){
  // 此时beanName为A
  String beanName = transformedBeanName(name);
  // 尝试从三级缓存中获取bean,这里很关键
  Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
}

protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
  // 从单例缓存池中获取,此时仍然是取不到的
  Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
  // 获取不到,判断bean是否正在创建,没错,此时A确实正在创建
  if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
    // 由于现在仍然是在同一个线程,基于同步锁的可重入性,此时不会阻塞
    synchronized (this.singletonObjects) {
      // 从早期对象缓存池中获取,这里是没有的
      singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
      if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
        // 从三级缓存中获取回调函数,此时就获取到了我们在创建A时放入的回调函数
        ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
        if (singletonFactory != null) {
          // 调用回调方法获取早期bean,由于我们现在讨论的是普通对象,所以返回原对象
          singletonObject = singletonFactory.getObject();
          // 将早期对象放到二级缓存,移除三级缓存
          this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
          this.singletonFactories.remove(beanName);
        }
      }
    }
  }
  // 返回早期对象A
  return singletonObject;
}

震惊!此时我们就拿到了A的早期对象进行返回,所以B得以被填充属性,B创建完毕后,又将返回到A填充属性的过程,A也得以被填充属性,A也创建完毕,这时,A和B都创建好了,循环依赖问题得以收场~

源码就该学到这样:每一步附实例给你讲解清楚循环依赖解决方案

普通Bean和普通Bean之间的问题就到这里了,不知道小伙伴们有没有晕呢~

2. 普通Bean和代理对象

普通Bean和代理对象之间的循环依赖与两个普通Bean的循环依赖其实大致相同,只不过是多了一次动态代理的过程,我们假设A对象是需要代理的对象,B对象仍然是一个普通对象,然后,我们开始创建A对象。

刚开始创建A的过程与上面的例子是一模一样的,紧接着自然是需要创建B,然后B依赖了A,于是又倒回去创建A,此时,再次走到去缓存池获取的过程。

// 从三级缓存中获取回调函数
ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
if (singletonFactory != null) {
  // 调用回调方法获取早期bean,此时返回的是一个A的代理对象
  singletonObject = singletonFactory.getObject();
  // 将早期对象放到二级缓存,移除三级缓存
  this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
  this.singletonFactories.remove(beanName);
}

这时就不太一样了,在singletonFactory.getObject()时,由于此时A是需要代理的对象,在调用回调函数时,就会触发动态代理的过程

AbstractAutoProxyCreator#getEarlyBeanReference

public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
  // 生成一个缓存Key
  Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
  // 放入缓存中,用于在初始化后调用该后置处理器时判断是否进行动态代理过
  this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
  // 将对象进行动态代理
  return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}

此时,B在创建时填充的属性就是A的代理对象了,B创建完毕,返回到A的创建过程,但此时的A仍然是一个普通对象,可B引用的A已经是个代理对象了,不知道小伙伴看到这里有没有迷惑呢?

不急,让我们继续往下走,填充完属性自然是需要初始化的,在初始化后,会调用一次后置处理器,我们看看会不会有答案吧

初始化

protected Object initializeBean(String beanName, Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {
    //...省略前面的步骤...
  // 调用初始化方法
  invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd);
  // 处理初始化后的bean
  wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);
}

在处理初始化后的bean,又会调用动态代理的后置处理器了

public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) {
  if (bean != null) {
    Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
    // 判断缓存中是否有该对象,有则说明该对象已被动态代理,跳过
    if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {
      return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
    }
  }
  return bean;
}

不知道小伙伴发现没有,earlyProxyReferences这个缓存可不就是我们在填充B的属性,进而从缓存中获取A时放进去的吗?不信您往上翻到getEarlyBeanReference的步骤看看~

所以,此时并未进行任何处理,依旧返回了我们的原对象A,看来这里并没有我们要的答案,那就继续吧~

// 是否允许暴露早期对象
if (earlySingletonExposure) {
  // 从缓存池中获取早期对象
  Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
  if (earlySingletonReference != null) {
    // bean为初始化前的对象,exposedObject为初始化后的对象
    // 判断两对象是否相等,基于上面的分析,这两者是相等的
    if (exposedObject == bean) {
      // 将早期对象赋给exposedObject
      exposedObject = earlySingletonReference;
    }
  }
}

我们来分析一下上面的逻辑,getSingleton从缓存池中获取早期对象返回的是什么呢?

synchronized (this.singletonObjects) {
  // 从早期对象缓存池中获取,此时就拿到了我们填充B属性时放入的A的代理对象
  singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
  if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
    // 从三级缓存中获取回调函数
    ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
    if (singletonFactory != null) {
      // 调用回调方法获取早期bean
      singletonObject = singletonFactory.getObject();
      // 将早期对象放到二级缓存,移除三级缓存
      this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
      this.singletonFactories.remove(beanName);
    }
  }
}

发现了吗?此时我们就获取到了A的代理对象,然后我们又把这个对象赋给了exposedObject,此时创建对象的流程走完,我们得到的A不就是个代理对象了吗~

此次栗子是先创建需要代理的对象A,假设我们先创建普通对象B会发生什么呢?

3. 代理对象与代理对象

代理对象与代理对象的循环依赖是怎么样的呢?解决过程又是如何呢?这里就留给小伙伴自己思考了,其实和普通Bean与代理对象是一模一样的,小伙伴想想是不是呢,这里我就不做分析了。

4. 普通Bean与工厂Bean

这里所说的普通Bean与工厂Bean并非指bean与FactoryBean,这将毫无意义,而是指普通Bean与FactoryBean的getObject方法产生了循环依赖,因为FactoryBean最终产生的对象是由getObject方法所产出。我们先来看看栗子吧~

假设工厂对象A依赖普通对象B,普通对象B依赖普通对象A。

小伙伴看到这里就可能问了,诶~你这不对呀,怎么成了「普通对象B依赖普通对象A」呢?不应该是工厂对象A吗?是这样的,在Spring中,由于普通对象A是由工厂对象A产生,所以在普通对象B想要获取普通对象A时,其实最终寻找调用的是工厂对象A的getObject方法,所以只要普通对象B依赖普通对象A就可以了,Spring会自动帮我们把普通对象B和工厂对象A联系在一起。

小伙伴,哦~

普通对象A

public class NormalBeanA {

    private NormalBeanB normalBeanB;

    public void setNormalBeanB(NormalBeanB normalBeanB) {
        this.normalBeanB = normalBeanB;
    }
}

工厂对象A

@Component
public class FactoryBeanA implements FactoryBean<NormalBeanA> {
    @Autowired
    private ApplicationContext context;

    @Override
    public NormalBeanA getObject() throws Exception {
        NormalBeanA normalBeanA = new NormalBeanA();
        NormalBeanB normalBeanB = context.getBean("normalBeanB", NormalBeanB.class);
        normalBeanA.setNormalBeanB(normalBeanB);
        return normalBeanA;
    }

    @Override
    public Class<?> getObjectType() {
        return NormalBeanA.class;
    }
}

普通对象B

@Component
public class NormalBeanB {
    @Autowired
    private NormalBeanA normalBeanA;
}

假设我们先创建对象A

由于FactoryBean和Bean的创建过程是一样的,只是多了步getObject,所以我们直接定位到调用getObject入口

if (mbd.isSingleton()) {
  // 开始创建bean
  sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
    // 创建bean
    return createBean(beanName, mbd, args);
  });
  // 处理FactoryBean
  bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
}

protected Object getObjectForBeanInstance(
            Object beanInstance, String name, String beanName, @Nullable RootBeanDefinition mbd) {
    // 先尝试从缓存中获取,保证多次从工厂bean获取的bean是同一个bean
  object = getCachedObjectForFactoryBean(beanName);
  if (object == null) {
    // 从FactoryBean获取对象
    object = getObjectFromFactoryBean(factory, beanName, !synthetic);
  }
}

protected Object getObjectFromFactoryBean(FactoryBean<?> factory, String beanName, boolean shouldPostProcess) {
    // 加锁,防止多线程时重复创建bean
  synchronized (getSingletonMutex()) {
    // 这里是Double Check
    Object object = this.factoryBeanObjectCache.get(beanName);
    if (object == null) {
      // 获取bean,调用factoryBean的getObject()
      object = doGetObjectFromFactoryBean(factory, beanName);
    }
    // 又从缓存中取了一次,why? 我们慢慢分析
    Object alreadyThere = this.factoryBeanObjectCache.get(beanName);
    if (alreadyThere != null) {
      object = alreadyThere;
    }else{
      // ...省略初始化bean的逻辑...
      // 将获取到的bean放入缓存
      this.factoryBeanObjectCache.put(beanName, object);
    }
  }
}

private Object doGetObjectFromFactoryBean(FactoryBean<?> factory, String beanName){
  return factory.getObject();
}

现在,就走到了我们自定义的getObject方法,由于我们调用了context.getBean("normalBeanB", NormalBeanB.class),此时,将会去创建B对象,在创建过程中,先将B的早期对象放入三级缓存,紧接着填充属性,发现依赖了A对象,又要倒回来创建A对象,从而又回到上面的逻辑,再次调用我们自定义的getObject方法,这个时候会发生什么呢?

又要去创建B对象...(Spring:心好累)

但是!此时我们在创建B时,是直接通过getBean在缓存中获取到了B的早期对象,得以返回了!于是我们自定义的getObject调用成功,返回了一个完整的A对象!

但是此时FactoryBean的缓冲中还是什么都没有的。

// 又从缓存中取了一次
Object alreadyThere = this.factoryBeanObjectCache.get(beanName);
if (alreadyThere != null) {
  object = alreadyThere;
}

这一次取alreadyThere必然是null,流程继续执行,将此时将获取到的bean放入缓存

this.factoryBeanObjectCache.put(beanName, object);

从FactoryBean获取对象的流程结束,返回到创建B的过程中,B对象此时的属性也得以填充,再返回到第一次创建A的过程,也就是我们第一次调用自定义的getObject方法,调用完毕,返回到这里

// 获取bean,调用factoryBean的getObject()
object = doGetObjectFromFactoryBean(factory, beanName);
Object alreadyThere = this.factoryBeanObjectCache.get(beanName);
if (alreadyThere != null) {
  object = alreadyThere;

那么,此时this.factoryBeanObjectCache.get(beanName)能从缓冲中拿到对象了吗?有没有发现,拿到了刚刚B对象填充属性时再次创建A对象放进去的!

所以,明白这里为什么要再次从缓存中获取了吧?就是为了解决由于循环依赖时调用了两次自定义的getObject方法,从而创建了两个不相同的A对象,保证我们返回出去的A对象唯一!

怕小伙伴晕了,画个图给大家

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5. 工厂Bean与工厂Bean之间

我们已经举例4种循环依赖的栗子,Spring都有所解决,那么有没有Spring也无法解决的循环依赖问题呢?

有的!就是这个FactoryBean与FactoryBean的循环依赖!

假设工厂对象A依赖工厂对象B,工厂对象B依赖工厂对象A,那么,这次的栗子会是什么样呢?

普通对象

public class NormalBeanA {

    private NormalBeanB normalBeanB;

    public void setNormalBeanB(NormalBeanB normalBeanB) {
        this.normalBeanB = normalBeanB;
    }
}

public class NormalBeanB {

    private NormalBeanA normalBeanA;

    public void setNormalBeanA(NormalBeanA normalBeanA) {
        this.normalBeanA = normalBeanA;
    }
}

工厂对象

@Component
public class FactoryBeanA implements FactoryBean<NormalBeanA> {
    @Autowired
    private ApplicationContext context;

    @Override
    public NormalBeanA getObject() throws Exception {
        NormalBeanA normalBeanA = new NormalBeanA();
        NormalBeanB normalBeanB = context.getBean("factoryBeanB", NormalBeanB.class);
        normalBeanA.setNormalBeanB(normalBeanB);
        return normalBeanA;
    }

    @Override
    public Class<?> getObjectType() {
        return NormalBeanA.class;
    }
}

@Component
public class FactoryBeanB implements FactoryBean<NormalBeanB> {
    @Autowired
    private ApplicationContext context;
    @Override
    public NormalBeanB getObject() throws Exception {
        NormalBeanB normalBeanB = new NormalBeanB();
        NormalBeanA normalBeanA = context.getBean("factoryBeanA", NormalBeanA.class);
        normalBeanB.setNormalBeanA(normalBeanA);
        return normalBeanB;
    }

    @Override
    public Class<?> getObjectType() {
        return NormalBeanB.class;
    }
}

首先,我们开始创建对象A,此时为调用工厂对象A的getObject方法,转而去获取对象B,便会走到工厂对象B的getObject方法,然后又去获取对象A,又将调用工厂对象A的getObject,再次去获取对象B,于是再次走到工厂对象B的getObject方法......此时,已经历了一轮循环,却没有跳出循环的迹象,妥妥的死循环了。

我们画个图吧~

源码就该学到这样:每一步附实例给你讲解清楚循环依赖解决方案

没错!这个图就是这么简单,由于始终无法创建出一个对象,不管是早期对象或者完整对象,使得两个工厂对象反复地去获取对方,导致陷入了死循环。

那么,我们是否有办法解决这个问题呢?

我的答案是无法解决,如果有想法的小伙伴也可以自己想一想哦~

我们发现,在发生循环依赖时,只要循环链中的某一个点可以先创建出一个早期对象,那么在下一次循环时,就会使得我们能够获取到早期对象从而跳出循环!

而由于工厂对象与工厂对象间是无法创建出这个早期对象的,无法满足跳出循环的条件,导致变成了死循环。

那么此时Spring中会抛出一个什么样的异常呢?

当然是栈溢出异常啦!两个工厂对象一直相互调用,不断开辟栈帧,可不就是栈溢出有木有~

6. 工厂对象与代理对象

上面的情况是无法解决循环依赖的,那么这个情况可以解决吗?

答案是可以的!

我们分析了,一个循环链是否能够得到终止,关键在于是否能够在某个点创建出一个早期对象(临时对象),而代理对象在doCreateBean时,是会生成一个早期对象放入三级缓存的,于是该循环链得以终结。

具体过程我这里就不再细分析了,就交由小伙伴自己动手吧~

总结

以上我们一共举例了6种情况,通过分析,总结出这样一条定律:

在发生循环依赖时,判断一个循环链是否能够得到终止,关键在于是否能够在某个点创建出一个早期对象(临时对象),那么在下一次循环时,我们就能通过该早期对象进而跳出(打破)循环!

通过这样的定律,我们得出工厂Bean与工厂Bean之间是无法解决循环依赖的,那么还有其他情况无法解决循环依赖吗?

有的!以上的例子举的都是单例的对象,并且都是通过set方法形成的循环依赖。

假使我们是由于构造方法形成的循环依赖呢?是否有解决办法吗?

没有,因为这并不满足我们得出的定律

无法执行完毕构造方法,自然无法创建出一个早期对象。

假使我们的对象是多例的呢?

也不能,因为多例的对象在每次创建时都是创建新的对象,即使能够创建出早期对象,也不能为下一次循环所用!

好了,本文就到这里结束了,希望小伙伴们有所收获~

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