面试官:详细介绍一下Spring的循环依赖

架构的小事 2024-05-16 03:02:55
一、什么是循环依赖

Spring 循环依赖是指:两个不同的 Bean 对象,相互成为各自的字段,当这两个 Bean 中的其中一个 Bean 进行依赖注入时,会陷入死循环,即循环依赖现象。

代码例子:

@Componentpublic UserServiceA {    @Autowire    private UserServiceB userServiceB;}@Componentpublic UserServiceB {    @Autowire    private UserServiceA userServiceA;}UserServiceA 与 UserServiceB 之间相互依赖二、三级缓存解决循环依赖2.1 三级缓存

针对循环依赖的现象,Spring 中使用提供了三级缓存解决循环的问题,我们先看 Spring 中使用到三级缓存的代码:

public DefaultSingletonBeanRegistry implements SingletonBeanRegistry {​    /**     * 一级缓存     */    private Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>();​    /**     * 二级缓存     */    private Map<String, Object> earlySingletonObjects = new ConcurrentHashMap<>();​    /**     * 三级缓存     */    private Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactory = new HashMap<>();​ @Nullable protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) { // Quick check for existing instance without full singleton lock Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName); if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) { singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName); if (singletonObject == null && allowEarlyReference) { synchronized (this.singletonObjects) { // Consistent creation of early reference within full singleton lock singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName); if (singletonObject == null) { singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName); if (singletonObject == null) { ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName); if (singletonFactory != null) { singletonObject = singletonFactory.getObject(); this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject); this.singletonFactories.remove(beanName); } } } } } } return singletonObject; }}SingletonObjects:一级缓存,存储完整的 Bean;EarlySingletonObjects:二级缓存,存储从第三级缓存中创建出代理对象的 Bean,即半成品的 Bean;SingletonFactory:三级缓存,存储实例化完后,包装在 FactoryBean 中的工厂 Bean;

在上面的 getSingleton 方法中,先从 SingletonObjects 中获取完整的 Bean,如果获取失败,就从 EarlySingletonObjects 中获取半成品的 Bean,如果 EarlySingletonObjects 中也没有获取到,那么就从 SingletonFactory 中,通过 FactoryBean 的 getBean 方法,获取提前创建 Bean。如果 SingletonFactory 中也没有获取到,就去执行创建 Bean 的方法。

2.2 解决循环依赖

Spring 产生一个完整的 Bean 可以看作三个阶段:

createBean:实例化 Bean;populateBean:对 Bean 进行依赖注入;initializeBean:执行 Bean 的初始化方法;

产生循环依赖的根本原因是:对于一个实例化后的 Bean,当它进行依赖注入时,会去创建它所依赖的 Bean,但此时它本身没有缓存起来,如果其他的 Bean 也依赖于它自己,那么就会创建新的 Bean,陷入了循环依赖的问题。

所以,三级缓存解决循环依赖的根本途径是:当 Bean 实例化后,先将自己存起来,如果其他 Bean 用到自己,就先从缓存中拿,不用去创建新的 Bean 了,也就不会产生循环依赖的问题了。过程如下图所示:

在 Spring 源码中,调用完 createInstance 方法后,然后就把当前 Bean 加入到 SingletonFactory 中,也就是在实例化完毕后,就加入到三级缓存中;2.3 为什么需要三级缓存?一层和两层可以吗?2.3.1 一级缓存失效的原因

对于只使用一级缓存的情况,是不能够解决循环依赖的,有下面两个原因:

如果只使用一级缓存,在创建 Bean 的过程中,我们会在初始化完毕(注意是初始化,如果只有一级缓存,该缓存需要存储完整的 Bean)后把 Bean 放入到缓存中。此时依然会产生循环依赖问题,因为依赖注入的过程是在初始化之前的,依赖注入时是从缓存中获取不了对应的 Bean,从而再次引起循环依赖问题。那如果我们提前在 Bean 实例化后就放入到缓存呢?答案也是不行的。因为我们没有考虑到代理对象(Spring AOP) ,如果我们创建的 Bean 是代理对象,就要在实例化后就要创建出来,那么就会带来新的问题:JDK Proxy 代理对象实现的是目标类的接口,在进行依赖注入时会找不到对应的属性和方法而报错(也就是说,提前创建出来的代理对象是没有原来对象的属性和方法的)。

Spring AOP 是依赖于 AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator 的,这是一个后置处理器,在 Bean 实例化完毕后在初始化方法中才执行的。

2.3.2 不使用二级缓存的原因

先说结论,使用二级缓存是可以的。

对于普通对象来说,使用二级缓存是可以解决循环依赖的。在实例化后把对象存入第一级缓存中,如果其他对象依赖注入该对象,就从第一级缓存中拿就行了。对象初始化完毕后,再写入到第二级缓存中即可。

但是对于代理对象来说,就显得十分麻烦了。如果循环依赖注入的对象是代理对象,我们就需要在对象实例化后提前把代理对象创建出来,即提前创建出所有的代理对象。但是在目前 Spring AOP 的设计来说,代理对象的创建是在初始化方法中的 AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator 后置处理器创建的。这与 Spring AOP 的代理设计原则是相违背的。

所以,Spring 就再引用了一层缓存 SingletonFactory,存储着 FactoryBean,我们来看看代码:

if (beanDefinition.isSingleton()) {    Object finalBean = bean;    //加入FactoryBean    addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, beanDefinition, finalBean));}

当我们调用这个 FactoryBean 的 getBean 方法时:

protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, BeanDefinition beanDefinition, Object bean) {​    Object exposedObject = bean;    List<BeanPostProcessor> beanPostProcessors = getBeanPostProcessors();    for (BeanPostProcessor beanPostProcessor : beanPostProcessors) {        if (beanPostProcessor instanceof InstantiationAwareBeanPostProcessor) {            exposedObject = ((InstantiationAwareBeanPostProcessor) beanPostProcessor).getEarlyBeanReference(bean, beanName);            if (exposedObject == null) {                return exposedObject;           }       }   }    return exposedObject;}​// AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator@Overridepublic Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {    earlyProxyReferences.add(bean);    return wrapIfNecessary(bean,beanName);}

发现它其实通过 InstantiationAwareBeanPostProcessor 接口的 getEarlyBeanReference 来创建代理对象。所以对于代理对象来说,Spring 没有直接提前创建,而是在它产生循环依赖时,再通过 getEarlyBeanReference 方法来创建代理对象的。

三、循环依赖被完全解决了吗3.1 循环依赖只支持单例对象

对于 scope 为 property 的 Bean,三级缓存是没有解决循环依赖的。因为它们的作用域是原型,每次使用到时都会创建一个新对象,不进缓存!

   @Override    protected Object createBean(String beanName, BeanDefinition beanDefinition, Object... args) throws BeansException {​    Object bean = null;    try {        // 加入一级缓存        if (beanDefinition.isSingleton()) {            Object finalBean = bean;            addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, beanDefinition, finalBean));       }​   } catch (Exception e) {        throw new BeansException("Instantiation of bean failed", e);   }​    Object exposeObject = bean;    if (beanDefinition.isSingleton()) {​        // 从二级缓存中获取对象        exposeObject = getSingleton(beanName);        registerSingleton(beanName, exposeObject);   }    return exposeObject;}可见,在加入缓存时,都会判断当前的 Bean 是不是 Singleton 的,如果不是就不加入到缓存中。3.2 通过构造器注入的类无法解决循环依赖@Componentpublic BeanB {    private BeanA a;    public BeanB(BeanA a) {        this.a = a;   }}​@Componentpublic BeanA {    private BeanB b;    public BeanA(BeanB b) {        this.b = b;   }}

上述代码中,我们通过构造器来注入 BeanA 和 Bean B,Spring 是无法解决它们循环依赖的问题的。

因为在调用 BeanA 的构造器方法时 BeanA 是没有实例化完成的,缓存中不存在 BeanA 对象,此时就要注入 BeanB 对象,毫无疑问的会产生循环依赖的问题。

但是,对于这种情况来说,我们可以通过 @Lazy 注解来延迟 BeanB 的加载。即调用构造器方法时先不创建 BeanB 对象,当使用到BeanB 对象时才继续创建,此时 BeanB 也已经创建完成了,就不会产生循环依赖的问题了。

@Componentpublic BeanA {    private BeanB b;    public BeanA(@Lazy BeanB b) {        this.b = b;   }}
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