前言
說起Spring中循環依賴的解決辦法，相信很多園友們都或多或少的知道一些，但當真的要詳細說明的時候，可能又沒法一下將它講清楚。本文就試着盡自己所能，對此做出一個較詳細的解讀。另，需注意一點，下文中會出現類的實例化跟類的初始化兩個短語，為怕園友迷惑，事先聲明一下，本文的實例化是指剛執行完構造器將一個對象new出來，但還未填充屬性值的狀態，而初始化是指完成了屬性的依賴注入。
一、先說說Spring解決的循環依賴是什么
Java中的循環依賴分兩種，一種是構造器的循環依賴，另一種是屬性的循環依賴。
構造器的循環依賴就是在構造器中有屬性循環依賴，如下所示的兩個類就屬於構造器循環依賴：
1 @Service
2 public class Student {
3 @Autowired
4 private Teacher teacher;
5
6 public Student (Teacher teacher) {
7 System.out.println("Student init1:" + teacher);
8 }
9
10 public void learn () {
11 System.out.println("Student learn");
12 }
13 }
1 @Service
2 public class Teacher {
3 @Autowired
4 private Student student;
5
6 public Teacher (Student student) {
7 System.out.println("Teacher init1:" + student);
8
9 }
10
11 public void teach () {
12 System.out.println("teach:");
13 student.learn();
14 }
15 }
這種循環依賴沒有什么解決辦法，因為JVM虛擬機在對類進行實例化的時候，需先實例化構造器的參數，而由於循環引用這個參數無法提前實例化，故只能拋出錯誤。
Spring解決的循環依賴就是指屬性的循環依賴，如下所示：
1 @Service
2 public class Teacher {
3 @Autowired
4 private Student student;
5
6 public Teacher () {
7 System.out.println("Teacher init1:" + student);
8
9 }
10
11 public void teach () {
12 System.out.println("teach:");
13 student.learn();
14 }
15
16 }
1 @Service
2 public class Student {
3 @Autowired
4 private Teacher teacher;
5
6 public Student () {
7 System.out.println("Student init:" + teacher);
8 }
9
10 public void learn () {
11 System.out.println("Student learn");
12 }
13 }
測試掃描類：
1 @ComponentScan(value = "myPackage")
2 public class ScanConfig {
3
4 }
測試啟動類：
1 public class SpringTest {
2
3 public static void main(String[] args) {
4 AnnotationConfigApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(ScanConfig.class);
5 applicationContext.getBean(Teacher.class).teach();
6
7 }
8 }
測試類執行結果：
1 Student init:null 2 Teacher init:null 3 teach: 4 Student learn
可以看到，在構造器執行的時候未完成屬性的注入，而在調用方法的時候已經完成了注入。下面就一起看看Spring內部是在何時完成的屬性注入，又是如何解決的循環依賴。
二、循環依賴與屬性注入
1、對於非懶加載的類，是在refresh方法中的 finishBeanFactoryInitialization(beanFactory) 方法完成的包掃描以及bean的初始化，下面就一起追蹤下去。
1 protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
2 // 其他代碼
3
4 // Instantiate all remaining (non-lazy-init) singletons.
5 beanFactory.preInstantiateSingletons();
6 }
可以看到調用了beanFactory的一個方法，此處的beanFactory就是指我們最常見的那個DefaultListableBeanFactory，下面看它里面的這個方法。
2、DefaultListableBeanFactory的preInstantiateSingletons方法
1 public void preInstantiateSingletons() throws BeansException {
2
3 List<String> beanNames = new ArrayList<>(this.beanDefinitionNames);
4
5 // Trigger initialization of all non-lazy singleton beans...
6 for (String beanName : beanNames) {
7 RootBeanDefinition bd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
8 if (!bd.isAbstract() && bd.isSingleton() && !bd.isLazyInit()) { // 判斷為非抽象類、是單例、非懶加載 才給初始化
9 if (isFactoryBean(beanName)) {
10 // 無關代碼（針對FactoryBean的處理）
11 }
12 else {
13 // 重要！！！普通bean就是在這里初始化的
14 getBean(beanName);
15 }
16 }
17 }
18
19 // 其他無關代碼
20 }
可以看到，就是在此方法中循環Spring容器中所有的bean，依次對其進行初始化，初始化的入口就是getBean方法
3、AbstractBeanFactory的getBean跟doGetBean方法
追蹤getBean方法：
1 public Object getBean(String name) throws BeansException {
2 return doGetBean(name, null, null, false);
3 }
可見引用了重載的doGetBean方法，繼續追蹤之：
1 protected <T> T doGetBean(final String name, @Nullable final Class<T> requiredType,
2 @Nullable final Object[] args, boolean typeCheckOnly) throws BeansException {
3
4 final String beanName = transformedBeanName(name);
5 Object bean;
6
7 // 方法1）從三個map中獲取單例類
8 Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
9 // 省略無關代碼
10 }
11 else {
12 // 如果是多例的循環引用，則直接報錯
13 if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
14 throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
15 }
16 // 省略若干無關代碼
17 try {
18 // Create bean instance.
19 if (mbd.isSingleton()) {
20 // 方法2) 獲取單例對象
21 sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
22 try { //方法3) 創建ObjectFactory中getObject方法的返回值
23 return createBean(beanName, mbd, args);
24 }
25 catch (BeansException ex) {
26 // Explicitly remove instance from singleton cache: It might have been put there
27 // eagerly by the creation process, to allow for circular reference resolution.
28 // Also remove any beans that received a temporary reference to the bean.
29 destroySingleton(beanName);
30 throw ex;
31 }
32 });
33 bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
34 }
35 }
36 // 省略若干無關代碼
37 return (T) bean;
38 }
該方法比較長，對於解決循環引用來說，上面標出來的3個方法起到了至關重要的作用，下面我們挨個攻克。
3.1） getSingleton(beanName)方法： 注意該方法跟方法2）是重載方法，名字一樣內部邏輯卻大相徑庭。
1 protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
2 Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);// 步驟A
3 if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
4 synchronized (this.singletonObjects) {
5 singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);// 步驟B
6 if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
7 ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);// 步驟C
8 if (singletonFactory != null) {
9 singletonObject = singletonFactory.getObject();
10 this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
11 this.singletonFactories.remove(beanName);
12 }
13 }
14 }
15 }
16 return singletonObject;
17 }
通過上面的步驟可以看出這三個map的優先級。其中singletonObjects里面存放的是初始化之后的單例對象；earlySingletonObjects中存放的是一個已完成實例化未完成初始化的早期單例對象；而singletonFactories中存放的是ObjectFactory對象，此對象的getObject方法返回值即剛完成實例化還未開始初始化的單例對象。所以先后順序是，單例對象先存在於singletonFactories中，后存在於earlySingletonObjects中，最后初始化完成后放入singletonObjects中。
當debug到此處時，以上述Teacher和Student兩個循環引用的類為例，如果第一個走到這一步的是Teacher，則從此處這三個map中get到的值都是空，因為還未添加進去。這個方法主要是給循環依賴中后來過來的對象用。
3.2）getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory)方法：
1 public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
2 Assert.notNull(beanName, "Bean name must not be null");
3 synchronized (this.singletonObjects) {
4 Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
5 if (singletonObject == null) {
6 // 省略無關代碼
7 beforeSingletonCreation(beanName); // 步驟A
8 boolean newSingleton = false;
9 // 省略無關代碼
10 try {
11 singletonObject = singletonFactory.getObject();// 步驟B
12 newSingleton = true;
13 }
14 // 省略無關代碼
15 finally {
16 if (recordSuppressedExceptions) {
17 this.suppressedExceptions = null;
18 }
19 afterSingletonCreation(beanName);// 步驟C
20 }
21 if (newSingleton) {
22 addSingleton(beanName, singletonObject);// 步驟D
23 }
24 }
25 return singletonObject;
26 }
27 }
獲取單例對象的主要邏輯就是此方法實現的，主要分為上面四個步驟，繼續挨個看：
步驟A：
1 protected void beforeSingletonCreation(String beanName) {
2 // 判斷，並首次將beanName即teacher放入singletonsCurrentlyInCreation中
3 if (!this.inCreationCheckExclusions.contains(beanName) && !this.singletonsCurrentlyInCreation.add(beanName)) {
4 throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
5 }
6 }
步驟C：
1 protected void afterSingletonCreation(String beanName) {
2 // 得到單例對象后，再講beanName從singletonsCurrentlyInCreation中移除
3 if (!this.inCreationCheckExclusions.contains(beanName) && !this.singletonsCurrentlyInCreation.remove(beanName)) {
4 throw new IllegalStateException("Singleton '" + beanName + "' isn't currently in creation");
5 }
6 }
步驟D：
1 protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
2 synchronized (this.singletonObjects) {
3 this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject);//添加單例對象到map中
4 this.singletonFactories.remove(beanName);//從早期暴露的工廠中移除，此map在解決循環依賴中發揮了關鍵的作用
5 this.earlySingletonObjects.remove(beanName);//從早期暴露的對象map中移除
6 this.registeredSingletons.add(beanName);//添加到已注冊的單例名字集合中
7 }
8 }
步驟B：
此處調用了ObjectFactory的getObject方法，此方法是在哪里實現的呢？返回的又是什么？且往回翻，找到3中的方法3，對java8函數式編程有過了解的園友應該能看出來，方法3 【createBean(beanName, mbd, args)】的返回值就是getObject方法的返回值，即方法3返回的就是我們需要的單例對象，下面且追蹤方法3而去。
3.3）AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBean(java.lang.String, org.springframework.beans.factory.support.RootBeanDefinition, java.lang.Object[]) 方法
1 protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
2 throws BeanCreationException {
3
4 // 省略無關代碼
5 try {
6 Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
7 return beanInstance;
8 }
9 // 省略無關代碼
10 }
去掉無關代碼之后，關鍵方法只有doCreateBean方法，追蹤之：
1 protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)
2 throws BeanCreationException {
3
4 BeanWrapper instanceWrapper = null;
5 // 省略代碼
6 if (instanceWrapper == null) {
7 // 實例化bean
8 instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
9 }
10 boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
11 isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
12 if (earlySingletonExposure) {
13 // 重點！！！將實例化的對象添加到singletonFactories中
14 addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
15 }
16 // 初始化bean
17 Object exposedObject = bean;
18 try {
19 populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);//也很重要
20 exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
21 }
22 // 省略無關代碼
23 return exposedObject;
24 }
上面注釋中標出的重點是此方法的關鍵。在addSingletonFactory方法中，將第二個參數ObjectFactory存入了singletonFactories供其他對象依賴時調用。然后下面的populateBean方法對剛實例化的bean進行屬性注入（該方法關聯較多，本文暫時不展開追蹤了，有興趣的園友自行查看即可），如果遇到Spring中的對象屬性，則再通過getBean方法獲取該對象。至此，循環依賴在Spring中的處理過程已經追溯完畢，下面我們總結一下。
小結
屬性注入主要是在populateBean方法中進行的。對於循環依賴，以我們上文中的Teacher中注入了Student、Student中注入了Teacher為例來說明，假定Spring的加載順序為先加載Teacher，再加載Student。
getBean方法觸發Teacher的初始化后：
a. 首先走到3中的方法1），此時map中都為空，獲取不到實例；
b. 然后走到方法2）中，步驟A、步驟C、步驟D為控制map中數據的方法，實現簡單，可暫不關注。其中步驟B的getObject方法觸發對方法3)的調用；
c. 在方法3）中，先通過createBeanInstance實例化Teacher對象，又將該實例化的對象通過addSingletonFactory方法放入singletonFactories中，完成Teacher對象早期的暴露；
d. 然后在方法3）中通過populateBean方法對Teacher對象進行屬性的注入，發現它有一個Student屬性，則觸發getBean方法對Student進行初始化
e. 重復a、b、c步驟，只是此時要初始化的是Student對象
f. 走到d的時候，調用populateBean對Student對象進行屬性注入，發現它有一個Teacher屬性，則觸發getBean方法對Teacher進行初始化；
g. 對Teacher進行初始化，又來到a，但此時map已經不為空了，因為之前在c步驟中已經將Teacher實例放入了singletonFactories中，a中得到Teacher實例后返回；
h.完成f中對Student的初始化，繼而依次往上回溯完成Teacher的初始化；
完成Teacher的初始化后，Student的初始化就簡單了，因為map中已經存了這個單例。
至此，Spring循環依賴的總結分析結束，一句話來概括一下：Spring通過將實例化后的對象提前暴露給Spring容器中的singletonFactories，解決了循環依賴的問題。