深入源码分析，Spring是如何解决循环依赖的？

大家好，我是楼仔！之前有粉丝问我楼哥，你的文章怎么不研究源码，我对这个挺感兴趣的。其实我不是很喜欢研究源码，热衷于理论和实操。不过转念一想，我已经写了很多系列文章，也可以发布一系列源码，满足不同爱好者的要求。让我们使用Spring。Spring是如何解决循环依赖的，网上的资料很多，但是感觉写的好的很少，尤其是源码解读方面。我会单独写一篇文章。这篇文章绝对肝！不用BB，放在文章目录下。一、基础知识1.1什么是循环依赖？一个或多个对象之间存在直接或间接的依赖关系，这种依赖关系构成循环调用，有以下三种方法。让我们来看一个简单的演示和基准测试“案例2”。@ServicepublicclassLouzai1{@AutowiredprivateLouzai2louzai2;publicvoidtest1(){}}@ServicepublicclassLouzai2{@AutowiredprivateLouzai1louzai1;publicvoidtest2(){}}这是一个经典的循环依赖，效果很好，后面我们会从源码的角度解读整体的执行过程。1.2三级缓存在解读源码流程之前，必须先了解一下spring内部三级缓存的逻辑，否则后面代码会乱码。一级缓存：singletonObjects，用于保存实例化、注入、初始化的bean实例；二级缓存：earlySingletonObjects，用于保存实例化的bean实例；三级缓存：singletonFactories，用来保存bean的创建工厂，以便后面有机会创建代理对象。这是核心，我们直接看源码：执行逻辑：先从“一级缓存”中查找对象，找到则返回，找不到则查找“二级缓存”；找到“二级缓存”，存在则返回，不存在则返回找到“三级缓存”；寻找“三级缓存”，如果找到了，获取对象，放入“二级缓存”，从“三级缓存”中移除。1.3原理执行过程我将“case2”的执行过程分解为以下3个步骤，是不是和“套娃”类似？整个执行逻辑如下：第一层，先获取A的Bean，没有则准备创建一个，然后将A的代理工厂放入“三级缓存”（这个A实际上是一个半成品，还没有加工完成，注入里面的属性），但是A依赖于B的创建，所以必须先创建B；在第二层，你要创建B，但是你发现B依赖于A，你需要先创建A；在第三层，去创建A，因为在第一层已经创建了A的代理工厂，直接从“三级缓存”中获取A的代理工厂，获取A的代理对象，放入“二级缓存”，清除“三级缓存”；回到第二层，现在有了A的代理对象，完美解决了对A的依赖（这里的A还是个半成品），B初始化成功；回到第一层，现在B初始化成功，完成A对象的属性注入，然后填充A的其他属性，A的其他步骤（包括AOP），完成A的完整初始化功能（这里，A是一个完整的Bean）。将A放入“L1缓存”。为什么要使用三级缓存？先看源码执行过程，后面会给出答案。2.源码解读注意：Spring版本是5.2.15.RELEASE，否则和我的代码不一样！！！以上知识其实网上都有。以下是我们的亮点。让你跟着娄子走一遍代码流程。2.1代码入口这里需要多跑几次，跳过前面的beanName，只看louzai1。2.2第一层进入doGetBean()，getSingleton()没有找到对象，进入创建Bean的逻辑。进入doCreateBean()后，调用addSingletonFactory()。将louzai1的工厂对象插入到三级缓存singletonFactories中。进入populateBean()，执行postProcessProperties()，这里是一个策略模式，找到下图中的策略对象。正式进入策略对应的方法。下面都是获取louzai1的成员对象，然后注入。进入doResolveDependency()，找到louzai1依赖的对象名。Louzai2需要获取louzai2的bean，就是AbstractBeanFactory的方法。正式拿到louzai2的bean。至此，第一层玩偶基本结束，因为louzai1依赖louzai2，现在进入第二层玩偶。2.3第二层获取louzai2的bean，从doGetBean()到doResolveDependency()，和第一层的逻辑完全一样，找到louzai2依赖的对象名louzai1。前面的流程全部省略，直接进入doResolveDependency()。正式拿到louzai1的bean。至此，第二层娃娃就结束了，因为louzai2依赖louzai1，所以我们进入第三层娃娃。2.4第三层获取louzai1的bean。在第一层和第二层，我们每次都是从getSingleton()中获取对象，但是因为louzai1和louzai2的三级缓存之前没有初始化，所以获取到的对象是空的。击中关键！击中关键！！击中关键！！！在第三层，由于三级缓存中有louzai1的数据，所以这里使用三级缓存中的工厂为louzai1创建一个代理对象，并塞入二级缓存中。这里获取到louzai1的代理对象，解决louzai2的依赖，返回第二层。2.5回到二楼回到二楼后，louzai2的初始化就完成了。这就是结局？二级缓存中的数据什么时候交给一级呢？别着急，看这里，记住在doGetBean()中，我们会通过createBean()创建一个louzai2的bean，当louzai2的bean创建成功后，我们会执行getSingleton()，它会处理louzai2的结果.当我们进入getSingleton()时，我们会看到下面的方法。这里是louzai2处理一级缓存和二级缓存的逻辑，清除二级缓存放入一级缓存。2.6返回第一层同2.5，louzai1初始化完成后，会清空louzai1的二级缓存，对象放入一级缓存。至此，所有流程结束，我们返回louzai1的对象。3、原理深入解读3.1为什么要有三级缓存？这是一道非常经典的面试题。我已经告诉你详细的执行过程，包括源码解读，但是没有告诉你为什么要用三级缓存？这就是重点！敲黑板！！！再说说“一级缓存”的作用。变量名为singletonObjects，结构为Map，是一个单例池。将初始化的对象放入其中，供其他线程使用。如果没有一级缓存，程序就无法保证Spring的单例特性。先放“二级缓存”，我们直接来看“三级缓存”的作用。变量名为singletonFactories，结构为Map>。“级别缓存”的作用其实就是一个用来存储对象的代理工厂。那么这个对象的代理工厂有什么作用呢？让我先给出答案。它的主要功能是存放半成品单例bean。目的是“打破循环”。也许你还不明白。让我在这里稍微解释一下。.让我们回到文章开头的例子。在创建A对象时，实例化的A对象会存放在“三级缓存”中。这个A其实是个半成品，因为A的依赖属性B的注入还没有完成，所以后面在初始化B的时候，这个时候B又想找A。这时候他需要从“三级缓存”中取出半成品A（这里的描述其实并不完全准确，因为不是直接取的。为了让大家更容易理解，我将首先如此描述），打破循环。那我再问一个问题，为什么“三级缓存”不直接存放半成品A，而是一个代理工厂呢？答案是因为AOP。在解释这个问题之前，我们先看一下这个代理工厂的源码，让大家有一个更清晰的认识。直接找到创建A对象时将实例化的A对象存入“三级缓存”的代码，直接使用前面两张截图。接下来我们主要看如何获取这个对象工厂，进入getEarlyBeanReference()方法。最后一张图太重要了，我们知道这个对象工厂的作用：如果A有AOP，就创建一个代理对象；如果A没有AOP，则返回原始对象。那么“二级缓存”的作用就很明确了，它用来存放对象工厂生成的对象，这个对象可能是原始对象，也可能是代理对象。再问一个问题，为什么要这样设计？杀不死二级缓存？让我们继续阅读。3.2我可以杀死二级缓存吗？@ServicepublicclassA{@AutowiredprivateBb;@Autowired私有Cc；publicvoidtest1(){}}@ServicepublicclassB{@AutowiredprivateAa;publicvoidtest2(){}}@ServicepublicclassC{@AutowiredprivateAa;publicvoidtest3(){}}根据上面的套娃逻辑，A需要找B和C，但是B需要找A，C也需要找A。如果A需要进行AOP，因为代理对象每次生成不同的对象，如果去掉二级缓存，就只有一级和三级缓存可用：当B找到A时，直接通过三级缓存对象A1的工厂生成代理对象。当C找到A时，直接通过三级缓存中工厂的代理对象生成对象A2。你看到问题了吗？你通过A的工厂代理对象生成了两个不同的对象A1和A2，所以为了避免这种问题，我们设置了一个二级缓存，保存A1，直接从二级缓存获取，没有需要生成一个新的代理对象。所以“二级缓存”的目的是为了避免因为AOP而创建多个对象，存放半成品的AOP单例bean。如果没有AOP，我们其实只需要1级和3级缓存就可以满足要求。4.写到最后，我们来回顾一下3级缓存的作用：一级缓存：为“Spring的单例属性”而生，是一个单例池，用来存放已经初始化好的单例Bean;二级缓存：为“解决AOP”而生，存放半成品的AOP单例bean；三级缓存：为“打破循环”而生，存放生成半成品单例bean的工厂方法。如果你能看懂我上面提到的这三点，恭喜你对Spring的循环依赖理解的非常透彻！关于循环依赖其实还有更多的知识。由于篇幅关系，就不写了。这篇文章的重点一方面是告诉你循环依赖的核心原理，另一方面是为了让你自己调试代码，运行运行过程很有趣。有的同学可能会问楼哥，你以前是不是经常看源码，调试了很久这个过程？我以前没见过多少开源代码。这个过程需要2.5小时的初步理论知识，然后debug了4.5个小时，基本上一切都通过了。最难的是三层娃娃，有点绕。这里也简单说说我阅读源码的心得：需要掌握基本的设计模式；在阅读源码之前，最好先找一些理论知识阅读；学会看英文评论，不会就用百度翻译；调试的时候一定要克制自己，不要纠缠于无用的细节，这才是最重要的。最难的是第4步，因为很多同学看Spring源码，每看一个方法就想多研究一下，所以很容易卡进去。这就需要学习有节制，有大局观，能够区分核心逻辑在哪里，至于怎么区分，可以先在网上找些资料，没有的话只能看代码了。