1 什么是循環依賴？
如下圖所示：
BeanA類依賴了BeanB類，同時BeanB類又依賴了BeanA類。這種依賴關系形成了一個閉環，我們把這種依賴關系就稱之為循環依賴。同理，再如下圖的情況：
上圖中，BeanA類依賴了BeanB類，BeanB類依賴了BeanC類，BeanC類依賴了BeanA類，如此，也形成了一個依賴閉環。再比如：
上圖中，自己引用了自己，自己和自己形成了依賴關系。同樣也是一個依賴閉環。那么，如果出現此類循環依賴的情況，會出現什么問題呢？
2 循環依賴問題復現
2.1 定義依賴關系
我們繼續擴展前面的內容，給ModifyService增加一個屬性，代碼如下：
@GPService
public class ModifyService implements IModifyService {
@GPAutowired private QueryService queryService;
...
}
給QueryService增加一個屬性，代碼如下：
@GPService
@Slf4j
public class QueryService implements IQueryService {
@GPAutowired private ModifyService modifyService;
...
}
如此，ModifyService依賴了QueryService，同時QueryService也依賴了ModifyService，形成了依賴閉環。那么這種情況下會出現什么問題呢？
2.2 問題復現
我們來運行調試一下之前的代碼，在GPApplicationContext初始化后打上斷點，我們來跟蹤一下IoC容器里面的情況，如下圖：
啟動項目，我們發現只要是有循環依賴關系的屬性並沒有自動賦值，而沒有循環依賴關系的屬性均有自動賦值，如下圖所示：
這種情況是怎么造成的呢？我們分析原因之后發現，因為，IoC容器對Bean的初始化是根據BeanDefinition循環迭代，有一定的順序。這樣，在執行依賴注入時，需要自動賦值的屬性對應的對象有可能還沒初始化，沒有初始化也就沒有對應的實例可以注入。於是，就出現我們看到的情況。
3 使用緩存解決循環依賴問題
3.1 定義緩存
具體代碼如下：
// 循環依賴的標識---當前正在創建的實例bean
private Set<String> singletonsCurrectlyInCreation = new HashSet<String>();
//一級緩存
private Map<String, Object> singletonObjects = new HashMap<String, Object>();
// 二級緩存: 為了將成熟的bean和純凈的bean分離. 避免讀取到不完整的bean.
private Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<String, Object>();
3.2 判斷循環依賴
增加getSingleton()方法：
/**
* 判斷是否是循環引用的出口.
* @param beanName
* @return
*/
private Object getSingleton(String beanName,GPBeanDefinition beanDefinition) {
//先去一級緩存里拿,
Object bean = singletonObjects.get(beanName);
// 一級緩存中沒有, 但是正在創建的bean標識中有, 說明是循環依賴
if (bean == null && singletonsCurrentlyInCreation.contains(beanName)) {
bean = earlySingletonObjects.get(beanName);
// 如果二級緩存中沒有, 就從三級緩存中拿
if (bean == null) {
// 從三級緩存中取
Object object = instantiateBean(beanName,beanDefinition);
// 然后將其放入到二級緩存中. 因為如果有多次依賴, 就去二級緩存中判斷. 已經有了就不在再次創建了
earlySingletonObjects.put(beanName, object);
}
}
return bean;
}
3.3 添加緩存
修改getBean()方法，在getBean()方法中添加如下代碼：
//Bean的實例化，DI是從而這個方法開始的
public Object getBean(String beanName){
//1、先拿到BeanDefinition配置信息
GPBeanDefinition beanDefinition = regitry.beanDefinitionMap.get(beanName);
// 增加一個出口. 判斷實體類是否已經被加載過了
Object singleton = getSingleton(beanName,beanDefinition);
if (singleton != null) { return singleton; }
// 標記bean正在創建
if (!singletonsCurrentlyInCreation.contains(beanName)) {
singletonsCurrentlyInCreation.add(beanName);
}
//2、反射實例化newInstance();
Object instance = instantiateBean(beanName,beanDefinition);
//放入一級緩存
this.singletonObjects.put(beanName, instance);
//3、封裝成一個叫做BeanWrapper
GPBeanWrapper beanWrapper = new GPBeanWrapper(instance);
//4、執行依賴注入
populateBean(beanName,beanDefinition,beanWrapper);
//5、保存到IoC容器
factoryBeanInstanceCache.put(beanName,beanWrapper);
return beanWrapper.getWrapperInstance();
}
3.4 添加依賴注入
修改populateBean()方法，代碼如下：
private void populateBean(String beanName, GPBeanDefinition beanDefinition, GPBeanWrapper beanWrapper) {
...
try {
//ioc.get(beanName) 相當於通過接口的全名拿到接口的實現的實例
field.set(instance,getBean(autowiredBeanName));
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
continue;
}
...
}
4 循環依賴對AOP創建代理對象的影響
4.1 循環依賴下的代理對象創建過程
我們都知道Spring AOP、事務等都是通過代理對象來實現的，而事務的代理對象是由自動代理創建器來自動完成的。也就是說Spring最終給我們放進容器里面的是一個代理對象，而非原始對象。
這里我們結合循環依賴，再分析一下AOP代理對象的創建過程和最終放進容器內的動作，看如下代碼：
@Service
public class MyServiceImpl implements MyService {
@Autowired
private MyService myService;
@Transactional
@Override
public Object hello(Integer id) {
return "service hello";
}
}
此Service類使用到了事務，所以最終會生成一個JDK動態代理對象Proxy。剛好它又存在自己引用自己的循環依賴的情況。跟進到Spring創建Bean的源碼部分，來看doCreateBean()方法：
protected Object doCreateBean( ... ){
...
// 如果允許循環依賴，此處會添加一個ObjectFactory到三級緩存里面，以備創建對象並且提前暴露引用
// 此處Tips：getEarlyBeanReference是后置處理器SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor的一個方法，
// 主要是保證自己被循環依賴的時候，即使被別的Bean @Autowire進去的也是代理對象
// AOP自動代理創建器此方法里會創建的代理對象
// 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));
if (earlySingletonExposure) { // 需要提前暴露（支持循環依賴），注冊一個ObjectFactory到三級緩存
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}
// 如果發現自己被循環依賴,會執行上面的getEarlyBeanReference()方法，從而創建一個代理對象從三級緩存轉移到二級緩存里
// 注意此時候對象還在二級緩存里，並沒有在一級緩存。並且此時可以知道exposedObject仍舊是原始對象 populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
// 經過這兩大步后，exposedObject還是原始對象
// 注意：此處是以事務的AOP為例
// 因為事務的AOP自動代理創建器在getEarlyBeanReference()創建代理后，
// initializeBean() 就不會再重復創建了，二選一，下面會有詳細描述）
...
// 循環依賴校驗（非常重要）
if (earlySingletonExposure) {
// 前面講到因為自己被循環依賴了，所以此時候代理對象還存放在二級緩存中
// 因此，此處getSingleton()，就會把代理對象拿出來
// 然后賦值給exposedObject對象並返回，最終被addSingleton()添加進一級緩存中
// 這樣就保證了我們容器里緩存的對象實際上是代理對象，而非原始對象
Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
if (earlySingletonReference != null) {
// 這個判斷不可少（因為initializeBean()方法中給exposedObject對象重新賦過值，否則就是是兩個不同的對象實例）
if (exposedObject == bean) {
exposedObject = earlySingletonReference;
}
}
...
}
}
以上代碼分析的是代理對象有自己存在循環依賴的情況，Spring用三級緩存很巧妙的進行解決了這個問題。
4.2 非循環依賴下的代理對象創建過程
如果自己並不存在循環依賴的情況，Spring的處理過程就稍微不同，繼續跟進源碼：
protected Object doCreateBean( ... ) {
...
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
...
// 此處注意，因為沒有循環引用,所以上面getEarlyBeanReference()方法不會執行
// 也就是說此時二級緩存里並不會存在
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
// 重點在此
//AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator自動代理創建器此處的postProcessAfterInitialization()方法里，會給創建一個代理對象返回
// 所以此部分執行完成后，exposedObject() 容器中緩存的已經是代理對象，不再是原始對象
// 此時二級緩存里依舊無它，更別提一級緩存了
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
...
// 循環依賴校驗
if (earlySingletonExposure) {
// 前面講到一級、二級緩存里都沒有緩存，然后這里傳參數是false，表示不從三級緩存中取值
// 因此，此時earlySingletonReference = null ，並直接返回
// 然后執行addSingleton()方法，由此可知，容器里最終存在的也還是代理對象
Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
if (earlySingletonReference != null) {
if (exposedObject == bean) {
exposedObject = earlySingletonReference;
}
}
...
}
根據以上代碼分析可知，只要用到代理，沒有被循環引用的，最終存在Spring容器里緩存的仍舊是代理對象。如果我們關閉Spring容器的循環依賴，也就是把allowCircularReferences設值為false，那么會不會出現問題呢？先關閉循環依賴開關。
// 它用於關閉循環引用（關閉后只要有循環引用現象將報錯）
@Component
public class MyBeanFactoryPostProcessor implements BeanFactoryPostProcessor {
@Override
public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
((AbstractAutowireCapableBeanFactory) beanFactory).setAllowCircularReferences(false);
}
}
關閉循環依賴后，上面代碼中存在A、B循環依賴的情況，運行程序會出現如下異常：
Caused by: org.springframework.beans.factory.BeanCurrentlyInCreationException: Error creating bean with name 'a': Requested bean is currently in creation: Is there an unresolvable circular reference?
at org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry.beforeSingletonCreation(DefaultSingletonBeanRegistry.java:339)
at org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry.getSingleton(DefaultSingletonBeanRegistry.java:215)
此處異常類型也是BeanCurrentlyInCreationException異常，但報錯位置在DefaultSingletonBeanRegistry.beforeSingletonCreation
我們來分析一下，在實例化A后給其屬性賦值時，Spring會去實例化B。B實例化完成后會繼續給B屬性賦值，由於我們關閉了循環依賴，所以不存在提前暴露引用。因此B無法直接拿到A的引用地址，只能又去創建A的實例。而此時我們知道A其實已經正在創建中了，不能再創建了。所有就出現了異常。對照演示代碼，來分析一下程序運行過程：
@Service
public class MyServiceImpl implements MyService {
// 因為關閉了循環依賴，所以此處不能再依賴自己
// 但是MyService需要創建AOP代理對象
//@Autowired
//private MyService myService;
@Transactional
@Override
public Object hello(Integer id) {
return "service hello";
}
}
其大致運行步驟如下：
protected Object doCreateBean( ... ) {
// earlySingletonExposure = false 也就是Bean都不會提前暴露引用，因此不能被循環依賴
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() &&
this.allowCircularReferences &&
isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
...
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
// 若是開啟事務，此處會為原生Bean創建代理對象
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
if (earlySingletonExposure) {
...
// 因為上面沒有提前暴露代理對象，所以上面的代理對象exposedObject直接返回。
}
}
由上面代碼可知，即使關閉循環依賴開關，最終緩存到容器中的對象仍舊是代理對象，顯然@Autowired給屬性賦值的也一定是代理對象。
最后，以AbstractAutoProxyCreator為例看看自動代理創建器實現循環依賴代理對象的細節。
AbstractAutoProxyCreator是抽象類，它的三大實現子類InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator、AspectJAwareAdvisorAutoProxyCreator、AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator小伙伴們應該比較熟悉，該抽象類實現了創建代理的動作：
// 該類實現了SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor接口 ,通過getEarlyBeanReference()方法解決循環引用問題
public abstract class AbstractAutoProxyCreator extends ProxyProcessorSupport implements SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor, BeanFactoryAware {
...
// 下面兩個方法是自動代理創建器創建代理對象的唯二的兩個節點:
// 提前暴露代理對象的引用,在postProcessAfterInitialization之前執行
// 創建好后放進緩存earlyProxyReferences中，注意此處value是原始Bean
@Override
public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}
// 因為它會在getEarlyBeanReference之后執行，這個方法最重要的是下面的邏輯判斷
@Override
public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) {
if (bean != null) {
Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
// 下面的remove()方法返回被移除的value，也就是原始Bean
// 判斷如果存在循環引用，也就是執行了上面的getEarlyBeanReference()方法，
// 此時remove() 返回值肯定是原始對象
// 若沒有被循環引用，getEarlyBeanReference()不執行
// 所以remove() 方法返回null，此時進入if執行邏輯，調用創建代理對象方法
if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}
}
return bean;
}
...
}
根據以上分析可得知，自動代理創建器它保證了代理對象只會被創建一次，而且支持循環依賴的自動注入的依舊是代理對象。由上面分析得出結論，在Spring容器中，不論是否存在循環依賴的情況，甚至關閉Spring容器的循環依賴功能，它對Spring AOP代理的創建流程有影響，但對結果是無影響的。也就是說Spring很好地屏蔽了容器中對象的創建細節，讓使用者完全無感知。
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