什么是循环依赖
就是A对象依赖了B对象,B对象依赖了A对象
// A依赖了B
class A{
public B b;
}
// B依赖了A
class B{
public A a;
}
如果不考虑Spring,循环依赖并不是问题,因为对象之间相互依赖是很正常的事情。
例如
A a = new A();
B b = new B();
a.b = b;
b.a = a;
但是,在Spring中循环依赖就是一个问题了,为什么?
因为,在Spring中,一个对象并不是简单new出来了,而是会经过一系列的Bean的生命周期,就是因为Bean的生命周期所以才会出现循环依赖问题。当然,在Spring中,出现循环依赖的场景很多,有的场景Spring自动帮我们解决了,而有的场景则需要程序员来解决,下文详细来说。
Bean的生命周期
Bean的生命周期指的就是:在Spring中,Bean是如何生成的?
被Spring管理的对象叫做Bean。Bean的生成步骤如下:
- Spring扫描class得到BeanDefinition
- 根据得到的BeanDefinition去生成bean
- 首先根据class推断构造方法
- 根据推断出来的构造方法,反射,得到一个对象(暂时叫做原始对象)
- 填充原始对象中的属性(依赖注入)
- 如果原始对象中的某个方法被AOP了,那么则需要根据原始对象生成一个代理对象
- 把最终生成的代理对象放入单例池(源码中叫做singletonObjects)中,下次getBean时就直接从单例池拿即可
可以看到,对于Spring中的Bean的生成过程,步骤还是很多的,并且不仅仅只有上面的7步,还有很多很多,比如Aware回调、初始化等等,这里不详细讨论。
可以发现,在Spring中,构造一个Bean,包括了new这个步骤(第4步构造方法反射)。
得到一个原始对象后,Spring需要给对象中的属性进行依赖注入,那么这个注入过程是怎样的?
比如上文说的A类,A类中存在一个B类的b属性,所以,当A类生成了一个原始对象之后,就会去给b属性去赋值,此时就会根据b属性的类型和属性名去BeanFactory中去获取B类所对应的单例bean。如果此时BeanFactory中存在B对应的Bean,那么直接拿来赋值给b属性;如果此时BeanFactory中不存在B对应的Bean,则需要生成一个B对应的Bean,然后赋值给b属性。
问题就出现在第二种情况,如果此时B类在BeanFactory中还没有生成对应的Bean,那么就需要去生成,就会经过B的Bean的生命周期。
那么在创建B类的Bean的过程中,如果B类中存在一个A类的a属性,那么在创建B的Bean的过程中就需要A类对应的Bean,但是,触发B类Bean的创建的条件是A类Bean在创建过程中的依赖注入,所以这里就出现了循环依赖:
ABean创建–>依赖了B属性–>触发BBean创建—>B依赖了A属性—>需要ABean(但ABean还在创建过程中)
从而导致ABean创建不出来,BBean也创建不出来。
这是循环依赖的场景,但是上文说了,在Spring中,通过某些机制帮开发者解决了部分循环依赖的问题,这个机制就是三级缓存
三级缓存
三级缓存是通用的叫法。
一级缓存为:singletonObjects
二级缓存为:earlySingletonObjects
三级缓存为:singletonFactories
先稍微解释一下这三个缓存的作用:
- singletonObjects中缓存的是已经经历了完整生命周期的bean对象。
- earlySingletonObjects比singletonObjects多了一个early,表示缓存的是早期的bean对象。早期是什么意思?表示Bean的生命周期还没走完就把这个Bean放入了earlySingletonObjects。
- singletonFactories中缓存的是ObjectFactory,表示对象工厂,表示用来创建早期bean对象的工厂。
解决循环依赖思路分析
先来分析为什么缓存能解决循环依赖。
上文分析得到,之所以产生循环依赖的问题,主要是:
A创建时—>需要B---->B去创建—>需要A,从而产生了循环
A的Bean在创建过程中,在进行依赖注入之前,先把A的原始Bean放入缓存(提早暴露,只要放到缓存了,其他Bean需要时就可以从缓存中拿了),放入缓存后,再进行依赖注入,此时A的Bean依赖了B的Bean,如果B的Bean不存在,则需要创建B的Bean,而创建B的Bean的过程和A一样,也是先创建一个B的原始对象,然后把B的原始对象提早暴露出来放入缓存中,然后在对B的原始对象进行依赖注入A,此时能从缓存中拿到A的原始对象(虽然是A的原始对象,还不是最终的Bean),B的原始对象依赖注入完了之后,B的生命周期结束,那么A的生命周期也能结束。
因为整个过程中,都只有一个A原始对象,所以对于B而言,就算在属性注入时,注入的是A原始对象,也没有关系,因为A原始对象在后续的生命周期中在堆中没有发生变化。
从上面这个分析过程中可以得出,只需要一个缓存就能解决循环依赖了,那么为什么Spring中还需要singletonFactories呢?
基于上面的场景想一个问题:如果A的原始对象注入给B的属性之后,A的原始对象进行了AOP产生了一个代理对象,此时就会出现,对于A而言,它的Bean对象其实应该是AOP之后的代理对象,而B的a属性对应的并不是AOP之后的代理对象,这就产生了冲突。
B依赖的A和最终的A不是同一个对象。
AOP就是通过一个BeanPostProcessor来实现的,这个BeanPostProcessor就是AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator,它的父类是AbstractAutoProxyCreator,而在Spring中AOP利用的要么是JDK动态代理,要么CGLib的动态代理,所以如果给一个类中的某个方法设置了切面,那么这个类最终就需要生成一个代理对象。
一般过程就是:A类—>生成一个普通对象–>属性注入–>基于切面生成一个代理对象–>把代理对象放入singletonObjects单例池中。
而AOP可以说是Spring中除开IOC的另外一大功能,而循环依赖又是属于IOC范畴的,所以这两大功能想要并存,Spring需要特殊处理。
如何处理的,就是利用了三级缓存singletonFactories。
&emsp首先,singletonFactories中存的是某个beanName对应的ObjectFactory,在bean的生命周期中,生成完原始对象之后,就会构造一个ObjectFactory存入singletonFactories中。这个ObjectFactory是一个函数式接口,所以支持Lambda表达式:() -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean)
上面的Lambda表达式就是一个ObjectFactory,执行该Lambda表达式就会去执行getEarlyBeanReference方法,而该方法如下:
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;
}
该方法会去执行SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor中的getEarlyBeanReference方法,而这个接口下的实现类中只有两个类实现了这个方法,一个是AbstractAutoProxyCreator,一个是InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter,它的实现如下:
// InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter
@Override
public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) throws BeansException {
return bean;
}
// AbstractAutoProxyCreator
@Override
public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}
在整个Spring中,默认就只有AbstractAutoProxyCreator真正意义上实现了getEarlyBeanReference方法,而该类就是用来进行AOP的。上文提到的AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator的父类就是AbstractAutoProxyCreator。
那么getEarlyBeanReference方法到底在干什么?
- 首先得到一个cachekey,cachekey就是beanName。
- 然后把beanName和bean(这是原始对象)存入earlyProxyReferences中
- 调用wrapIfNecessary进行AOP,得到一个代理对象。
那么,什么时候会调用getEarlyBeanReference方法呢?回到循环依赖的场景中