詳解Spring-bean的循環依賴以及解決方式

本文主要是分析Spring bean的循環依賴，以及Spring的解決方式。 通過這種解決方式，我們可以應用在我們實際開發項目中。

1. 什么是循環依賴？

循環依賴其實就是循環引用，也就是兩個或則兩個以上的bean互相持有對方，最終形成閉環。比如A依賴于B，B依賴于C，C又依賴于A。如下圖：

注意，這里不是函數的循環調用，是對象的相互依賴關系。循環調用其實就是一個死循環，除非有終結條件。

Spring中循環依賴場景有：
（1）構造器的循環依賴
（2）field屬性的循環依賴。

循環依賴的產生和解決的前提

循環依賴的產生可能有很多種情況，例如：

• A的構造方法中依賴了B的實例對象，同時B的構造方法中依賴了A的實例對象
• A的構造方法中依賴了B的實例對象，同時B的某個field或者setter需要A的實例對象，以及反之
• A的某個field或者setter依賴了B的實例對象，同時B的某個field或者setter依賴了A的實例對象，以及反之

當然，Spring對于循環依賴的解決不是無條件的，首先前提條件是針對scope單例并且沒有顯式指明不需要解決循環依賴的對象，而且要求該對象沒有被代理過。同時Spring解決循環依賴也不是萬能，以上三種情況只能解決兩種，第一種在構造方法中相互依賴的情況Spring也無力回天。結論先給在這，下面來看看Spring的解決方法，知道了解決方案就能明白為啥第一種情況無法解決了。

2. 怎么檢測是否存在循環依賴

檢測循環依賴相對比較容易，Bean在創建的時候可以給該Bean打標，如果遞歸調用回來發現正在創建中的話，即說明了循環依賴了。

3. Spring怎么解決循環依賴

Spring的循環依賴的理論依據其實是基于Java的引用傳遞，當我們獲取到對象的引用時，對象的field或則屬性是可以延后設置的(但是構造器必須是在獲取引用之前)。

Spring的單例對象的初始化主要分為三步：

（1）createBeanInstance：實例化，其實也就是調用對象的構造方法實例化對象

（2）populateBean：填充屬性，這一步主要是多bean的依賴屬性進行填充

（3）initializeBean：調用spring xml中的init 方法。

從上面講述的單例bean初始化步驟我們可以知道，循環依賴主要發生在第一、第二部。也就是構造器循環依賴和field循環依賴。

那么我們要解決循環引用也應該從初始化過程著手，對于單例來說，在Spring容器整個生命周期內，有且只有一個對象，所以很容易想到這個對象應該存在Cache中，Spring為了解決單例的循環依賴問題，使用了三級緩存。

首先我們看源碼，三級緩存主要指：

/** Cache of singleton objects: bean name --> bean instance */
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<String, Object>(256);

/** Cache of singleton factories: bean name --> ObjectFactory */
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<String, ObjectFactory<?>>(16);

/** Cache of early singleton objects: bean name --> bean instance */
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<String, Object>(16);

這三級緩存分別指：

• singletonFactories ： 單例對象工廠的cache
• earlySingletonObjects ：提前暴光的單例對象的Cache
• singletonObjects：單例對象的cache

我們在創建bean的時候，首先想到的是從cache中獲取這個單例的bean，這個緩存就是singletonObjects。主要調用方法就就是：

protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
  Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
  if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
    synchronized (this.singletonObjects) {
      singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
      if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
        ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
        if (singletonFactory != null) {
          singletonObject = singletonFactory.getObject();
          this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
          this.singletonFactories.remove(beanName);
        }
      }
    }
  }
  return (singletonObject != NULL_OBJECT ? singletonObject : null);
}

上面的代碼需要解釋兩個參數：

1. isSingletonCurrentlyInCreation()判斷當前單例bean是否正在創建中，也就是沒有初始化完成(比如A的構造器依賴了B對象所以得先去創建B對象， 或則在A的populateBean過程中依賴了B對象，得先去創建B對象，這時的A就是處于創建中的狀態。)
2. allowEarlyReference 是否允許從singletonFactories中通過getObject拿到對象

分析getSingleton()的整個過程，Spring首先從一級緩存singletonObjects中獲取。如果獲取不到，并且對象正在創建中，就再從二級緩存earlySingletonObjects中獲取。如果還是獲取不到且允許singletonFactories通過getObject()獲取，就從三級緩存singletonFactory.getObject()(三級緩存)獲取，如果獲取到了則：

this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
            this.singletonFactories.remove(beanName);

從singletonFactories中移除，并放入earlySingletonObjects中。其實也就是從三級緩存移動到了二級緩存。

從上面三級緩存的分析，我們可以知道，Spring解決循環依賴的訣竅就在于singletonFactories這個三級cache。這個cache的類型是ObjectFactory，定義如下：

public interface ObjectFactory<T> {
  T getObject() throws BeansException;
}

這個接口在下面被引用

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);
    }
  }
}

這里就是解決循環依賴的關鍵，這段代碼發生在createBeanInstance之后，也就是說單例對象此時已經被創建出來(調用了構造器)。這個對象已經被生產出來了，雖然還不完美（還沒有進行初始化的第二步和第三步），但是已經能被人認出來了（根據對象引用能定位到堆中的對象），所以Spring此時將這個對象提前曝光出來讓大家認識，讓大家使用。

這樣做有什么好處呢？讓我們來分析一下“A的某個field或者setter依賴了B的實例對象，同時B的某個field或者setter依賴了A的實例對象”這種循環依賴的情況。A首先完成了初始化的第一步，并且將自己提前曝光到singletonFactories中，此時進行初始化的第二步，發現自己依賴對象B，此時就嘗試去get(B)，發現B還沒有被create，所以走create流程，B在初始化第一步的時候發現自己依賴了對象A，于是嘗試get(A)，嘗試一級緩存singletonObjects(肯定沒有，因為A還沒初始化完全)，嘗試二級緩存earlySingletonObjects（也沒有），嘗試三級緩存singletonFactories，由于A通過ObjectFactory將自己提前曝光了，所以B能夠通過ObjectFactory.getObject拿到A對象(雖然A還沒有初始化完全，但是總比沒有好呀)，B拿到A對象后順利完成了初始化階段1、2、3，完全初始化之后將自己放入到一級緩存singletonObjects中。此時返回A中，A此時能拿到B的對象順利完成自己的初始化階段2、3，最終A也完成了初始化，進去了一級緩存singletonObjects中，而且更加幸運的是，由于B拿到了A的對象引用，所以B現在hold住的A對象完成了初始化。

知道了這個原理時候，肯定就知道為啥Spring不能解決“A的構造方法中依賴了B的實例對象，同時B的構造方法中依賴了A的實例對象”這類問題了！因為加入singletonFactories三級緩存的前提是執行了構造器，所以構造器的循環依賴沒法解決。

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