Spring如何解決循環依賴的---三級緩存

　　說起Spring，作為流水線上裝配工的小碼農，可能是我們最熟悉不過的一種技術框架。但是對於Spring到底是個什么東西，我猜作為大多數的你可能跟我一樣，只知道IOC、DI，卻並不明白這其中的原理究竟是怎樣的。在這兒你可能想得完整的關於Spring相關的知識，但是我要告訴你對不起。這里不是教程，只能作為你窺探spring核心的窗口。我不做教程，因為網上的教程、源碼解析太多，你可以自行選擇學習。但我要提醒你的是，看再多的教程也不如你一次的主動去追蹤源碼。

　　好了，廢話說了這么多就是提醒你這里不是一個教程。只是一個描繪似的談論，期間會有一些知識或舉例缺陷，所以期望你的指正。

　　今天，我們要說的是spring是如何解決循環依賴的。對於一個問題說解決之前，我們首先要先明確形成問題的本因。那么循環依賴，何為循環依賴呢？

　　這里我們先借用一張圖來通過視覺感受一下，看圖：

　　

 

　　其實，通過上面圖片我想你應該能看圖說話了，所謂的循環依賴其實就是一種死循環。想象一下生活中的例子就是，你作為一個猛男喜歡一個蘿莉，而蘿莉卻愛上了你的基友娘炮，但是娘炮心理卻一直想着和你去澡堂洗澡時撿你扔的肥皂。

　　是的，這就是循環依賴的本因。當spring啟動在解析配置創建bean的過程中。首先在初始化A的時候發現需要引用B，然后去初始化B的時候又發現引用了C，然后又去初始化C卻發現一個操蛋的結果，C引用了A。它又去初始化A一次循環無窮盡，如你們這該死的變態三角關系一樣。

　　既然形成了這種看起來無法 解決的三角關系，那么有什么辦法解決呢？相信聰明的你在面對這樣尷尬的境地，已經開始思考解決方案了。想不想的出來沒關系，我們看看spring的大神們是如何來解決這個問題的。

　　Spring解決循環依賴的方法就是如題所述的三級緩存、預曝光。

　　Spring的三級緩存主要是singletonObjects、earlySingletonObjects、singletonFactories這三個Map：

　　代碼 1-1：

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

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

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

 我們知道了Spring為解決循環依賴所定義的三級緩存了，那么我們就來看看它是如何通過這三級緩存來解決這個問題的。

代碼 1-2：

@Nullable
    protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
        Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);　　//首先通過beanName從一級緩存獲取bean  4         if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {　　//如果一級緩存中沒有，並且beanName映射的bean正在創建中  5             synchronized (this.singletonObjects) {
                singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);　　//從二級緩存中獲取  7                 if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {　　//二級緩存也沒有  8                     ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);　　//從三級緩存獲取  9                     if (singletonFactory != null) {
                        singletonObject = singletonFactory.getObject();　　//獲取到bean 11                         this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);　　//將獲取的bean提升至二級緩存 12                         this.singletonFactories.remove(beanName);　　//從三級緩存刪除 13                     }
                }
            }
        }
        return singletonObject;
    }

 上面的方法就是Spring獲取single bean的過程，其中的一些方法的解釋我就直接借用其它博主的文摘了：

• isSingletonCurrentlyInCreation()：判斷當前 singleton bean 是否處於創建中。bean 處於創建中也就是說 bean 在初始化但是沒有完成初始化，有一個這樣的過程其實和 Spring 解決 bean 循環依賴的理念相輔相成，因為 Spring 解決 singleton bean 的核心就在於提前曝光 bean。
• allowEarlyReference：從字面意思上面理解就是允許提前拿到引用。其實真正的意思是是否允許從 singletonFactories 緩存中通過 getObject() 拿到對象，為什么會有這樣一個字段呢？原因就在於 singletonFactories 才是 Spring 解決 singleton bean 的訣竅所在。

 好了，說道這里我們來縷清一下當我們執行下面代碼獲取一個name為 user 的bean時Spring都經過了怎樣的過程。

代碼 1-3：

ClassPathResource resource = new ClassPathResource("bean.xml");
DefaultListableBeanFactory factory = new DefaultListableBeanFactory();
XmlBeanDefinitionReader reader = new XmlBeanDefinitionReader(factory);
reader.loadBeanDefinitions(resource);
UserBean user = (UserBean) factory.getBean("user");

通過追蹤源碼我們發現getBean()方法執行后會調用到AbstractBeanFactory.doGetBean()方法，在此方法中調用了我們上文提到的關鍵getSingleton()。因為開始啟動項目，獲取第一個bean時緩存都是空的，所以直接返回一個null。追蹤源碼發現，在doGetBean()后面會調用到AbstractAutowireCapableBeanFactory.doCreateBean()方法進行bean創建，詳細流程就自行追蹤源碼。在這個方法中有一段代碼：

代碼 1-4:

// Eagerly cache singletons to be able to resolve circular references
// even when triggered by lifecycle interfaces like BeanFactoryAware.
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
                isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)); //通過條件判斷該bean是否允許提前曝露  5    if (earlySingletonExposure) {
      if (logger.isTraceEnabled()) {
                logger.trace("Eagerly caching bean '" + beanName +
                        "' to allow for resolving potential circular references");
     }
     addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));　//允許提前暴露的bean 添加到三級緩存
}

通過上面的代碼我們發現，可以提前暴露的bean通過addSingletonFactory()方法添加到了三級緩存SingletonFactories 中，我們看一下它是怎樣操作的。

代碼 1-5：

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);　　//添加到三級緩存  6                 this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
                this.registeredSingletons.add(beanName);
            }
        }
    }

此時，我們的user這個bean就被加入到了三級緩存中，那么什么樣bean的才會被加入到三級緩存中呢？就是代碼 1-4中的三個判斷條件：

• 單例
• 允許循環引用的bean
• 當前 bean 正在創建中

 

 到這里user這個bean已經創建，但是它還不是一個完整的bean，還需要后續的初始化。但是這不影響其它的bean引用它，假設user為開始圖中的A，那么當在初始化A（user）的時候，發現A中有一個屬性B，在調用方法applyPropertyValues()去設置這個B的時候。會發現B還沒創建，Spring就會在重復創建A的流程調用doCreate()來創建B，然后添加到三級緩存，設置B的屬性C時，發現C也還沒創建，接着重復前述doCreate()步驟進行C的創建。C創建完成，進行初始化發現C引用了A，這時關鍵的地方就是上面的代碼1-2處。

在C設置屬性A的時候，調用getSingleton()獲取bean時，因為A已經在代碼1-4處添加到了三級緩存中，C可以直接獲取到A的實例並設置成功后，繼續完成自己創建。初始化完成后，調用如下方法將自己添加到一級緩存。

代碼 1-6：

protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
　　synchronized (this.singletonObjects) {                                
   　　 this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject);         
    　　this.singletonFactories.remove(beanName);                     
   　　 this.earlySingletonObjects.remove(beanName);                  
   　　 this.registeredSingletons.add(beanName);                      
　　}                                                                     
}                                                                     

至此，Spring對於循環依賴的解決就說完了。總結來看，就想你們三角關系中那樣，娘炮在纏着你撿肥皂的時候，你可以先把肥皂扔到地上安撫一下他。然后，再去追求你要的蘿莉。然而他也可能做出一個假象安撫蘿莉，而蘿莉也可能把你加入雲胎庫。最后的結果要等真正使用時才知道……