Spring Bean 循環依賴為什么需要三級緩存

這里指的是單例的、非構造依賴的循環引用。很多人都知道Spring用了三層緩存來解決循環依賴，但是不知道其原因，為什么是三級緩存？二級緩存不行嗎？一級緩存不可以 ？

三級緩存

Spring 解決循環依賴的核心就是提前暴露對象，而提前暴露的對象就是放置於第二級緩存中。緩存的底層都是Map，至於它們屬於第幾層是由Spring獲取數據順序以及其作用來表現的。

三級緩存的說明：

名稱	作用
singletonObjects	一級緩存，存放完整的 Bean。
earlySingletonObjects	二級緩存，存放提前暴露的Bean，Bean 是不完整的，未完成屬性注入和執行 初始化（init） 方法。
singletonFactories	三級緩存，存放的是 Bean 工廠，主要是生產 Bean，存放到二級緩存中。

在DefaultSingletonBeanRegistry類中：

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

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

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

為什么使用三級緩存？

第一 先說說第一級緩存singletonObjects

1.先說一級緩存singletonObjects。實際上，一級依賴已經可以解決循環依賴的問題，假設兩個beanA和beanB相互依賴，beanA被實例化后，放入一級緩存，即使沒有進行初始化，但是beanA的引用已經創建（棧到堆的引用已經確定），其他依賴beanB已經可以持有beanA的引用，但是這個bean在沒有初始化完成前，其內存（堆）里的字段、方法等還不能正常使用，but，這並不影響對象之間引用持有；這個時候beanA依賴的beanB實例化，beanB可以順利拿到beanA的引用，完成beanB的實例化與初始化，並放入一級緩存，在beanB完成創建后，beanA通過緩存順利拿到beanB的引用，至此，循環依賴只需一層緩存就能完成。

2.一級緩存的關鍵點在與：bean實例化與初始化的分離。從JVM的角度，實例化后，對象已經存在，其內的屬性都是初始默認值，只有在初始化后才會賦值，以及持有其他對象的引用。通過這個特性，在實例化后，我們就可以將對象的引用放入緩存交給需要引用依賴的其他對象，這個過程就是提前暴露。

第二 說說第三級緩存singletonFactories

1.上述我們通過一級緩存已經拿到的對象有什么問題？

根本問題就是，我們拿到的是bean的原始引用，如果我們需要的是bean的代理對象怎么辦？Spring里充斥了大量的動態代理模式的架構，典型的AOP就是動態代理模式實現的，再比如我們經常使用的配置類注解@Configuration在缺省情況下（full mode），其內的所有@Bean都是處於動態代理模式，除非手動指定proxyBeanMethods = false將配置轉成簡略模式（lite mode）。

2.所以，Spring在bean實例化后，將原始bean放入第三級緩存singletonFactories中，第三級緩存里實際存入的是ObjectFactory接口簽名的回調實現。

# 函數簽名
addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory)
    
# 具體實現由回調決定    
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));

那么如果有動態代理的需求，里面可以埋點進行處理，將原始bean包裝后返回。

	protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {
		Object exposedObject = bean;
		if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
			for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
				if (bp instanceof SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) {
					SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
					exposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
				}
			}
		}
		return exposedObject;
	}

3.通過第三級緩存我們可以拿到可能經過包裝的對象，解決對象代理封裝的問題。

第三 說說第二級緩存earlySingletonObjects

1.為什么需要earlySingletonObjects這個二級緩存？並且，如果只有一個緩存的情況下，為什么不直接使用singletonFactories這個緩存，即可實現代理又可以緩存數據。

2.從軟件設計角度考慮，三個緩存代表三種不同的職責，根據單一職責原理，從設計角度就需分離三種職責的緩存，所以形成三級緩存的狀態。

3、再次說說三級緩存的划分及其作用。

一級緩存singletonObjects是完整的bean，它可以被外界任意使用，並且不會有歧義。

二級緩存earlySingletonObjects是不完整的bean，沒有完成初始化，它與singletonObjects的分離主要是職責的分離以及邊界划分，可以試想一個Map緩存里既有完整可使用的bean，也有不完整的，只能持有引用的bean，在復雜度很高的架構中，很容易出現歧義，並帶來一些不可預知的錯誤。

三級緩存singletonFactories，其職責就是包裝一個bean，有回調邏輯，所以它的作用非常清晰，並且只能處於第三層。

在實際使用中，要獲取一個bean，先從一級緩存一直查找到三級緩存，緩存bean的時候是從三級到一級的順序保存，並且緩存bean的過程中，三個緩存都是互斥的，只會保持bean在一個緩存中，而且，最終都會在一級緩存中。

總結

還不到總結的時候... ...