什么是循環(huán)依賴？

1. 基礎(chǔ)知識(shí)

1.1 什么是循環(huán)依賴 ？

一個(gè)或多個(gè)對(duì)象之間存在直接或間接的依賴關(guān)系，這種依賴關(guān)系構(gòu)成一個(gè)環(huán)形調(diào)用，有下面 3 種方式。

我們看一個(gè)簡單的 Demo，對(duì)標(biāo)“情況 2”。

@Service
publicclassLouzai1{

@Autowired
privateLouzai2louzai2;

publicvoidtest1(){
}
}

@Service
publicclassLouzai2{
@Autowired
privateLouzai1louzai1;

publicvoidtest2(){
}
}

這是一個(gè)經(jīng)典的循環(huán)依賴，它能正常運(yùn)行，后面我們會(huì)通過源碼的角度，解讀整體的執(zhí)行流程。

1.2 三級(jí)緩存

解讀源碼流程之前，spring 內(nèi)部的三級(jí)緩存邏輯必須了解，要不然后面看代碼會(huì)蒙圈。

• 第一級(jí)緩存 ：singletonObjects，用于保存實(shí)例化、注入、初始化完成的 bean 實(shí)例；
• 第二級(jí)緩存 ：earlySingletonObjects，用于保存實(shí)例化完成的 bean 實(shí)例；
• 第三級(jí)緩存 ：singletonFactories，用于保存 bean 創(chuàng)建工廠，以便后面有機(jī)會(huì)創(chuàng)建代理對(duì)象。

這是最核心，我們直接上源碼：

執(zhí)行邏輯：

• 先從“第一級(jí)緩存”找對(duì)象，有就返回，沒有就找“二級(jí)緩存”；
• 找“二級(jí)緩存”，有就返回，沒有就找“三級(jí)緩存”；
• 找“三級(jí)緩存”，找到了，就獲取對(duì)象，放到“二級(jí)緩存”，從“三級(jí)緩存”移除。

1.3 原理執(zhí)行流程

我把“情況 2”執(zhí)行的流程分解為下面 3 步，是不是和“套娃”很像 ？

整個(gè)執(zhí)行邏輯如下：

1. 在第一層中，先去獲取 A 的 Bean，發(fā)現(xiàn)沒有就準(zhǔn)備去創(chuàng)建一個(gè)，然后將 A 的代理工廠放入“三級(jí)緩存”（這個(gè) A 其實(shí)是一個(gè)半成品，還沒有對(duì)里面的屬性進(jìn)行注入 ），但是 A 依賴 B 的創(chuàng)建，就必須先去創(chuàng)建 B；
2. 在第二層中，準(zhǔn)備創(chuàng)建 B，發(fā)現(xiàn) B 又依賴 A，需要先去創(chuàng)建 A；
3. 在第三層中，去創(chuàng)建 A，因?yàn)榈谝粚右呀?jīng)創(chuàng)建了 A 的代理工廠，直接從“三級(jí)緩存”中拿到 A 的代理工廠，獲取 A 的代理對(duì)象，放入“二級(jí)緩存” ，并清除“三級(jí)緩存”；
4. 回到第二層，現(xiàn)在有了 A 的代理對(duì)象，對(duì) A 的依賴完美解決（這里的 A 仍然是個(gè)半成品 ），B 初始化成功；
5. 回到第一層，現(xiàn)在 B 初始化成功，完成 A 對(duì)象的屬性注入，然后再填充 A 的其它屬性，以及 A 的其它步驟（包括 AOP），完成對(duì) A 完整的初始化功能（這里的 A 才是完整的 Bean ）。
6. 將 A 放入“一級(jí)緩存”。

為什么要用 3 級(jí)緩存 ？我們先看源碼執(zhí)行流程，后面我會(huì)給出答案。

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2. 源碼解讀

注意：Spring 的版本是 5.2.15.RELEASE ，否則和我的代碼不一樣?。?！

上面的知識(shí)，網(wǎng)上其實(shí)都有，下面才是我們的重頭戲，讓你跟著樓仔，走一遍代碼流程。

2.1 代碼入口

這里需要多跑幾次，把前面的 beanName 跳過去，只看 louzai1。

2.2 第一層

進(jìn)入 doGetBean()，從 getSingleton() 沒有找到對(duì)象，進(jìn)入創(chuàng)建 Bean 的邏輯。

進(jìn)入 doCreateBean() 后，調(diào)用 addSingletonFactory()。

往三級(jí)緩存 singletonFactories 塞入 louzai1 的工廠對(duì)象。

進(jìn)入到 populateBean()，執(zhí)行 postProcessProperties()，這里是一個(gè)策略模式，找到下圖的策略對(duì)象。

正式進(jìn)入該策略對(duì)應(yīng)的方法。

下面都是為了獲取 louzai1 的成員對(duì)象，然后進(jìn)行注入。

進(jìn)入 doResolveDependency()，找到 louzai1 依賴的對(duì)象名 louzai2

需要獲取 louzai2 的 bean，是 AbstractBeanFactory 的方法。

正式獲取 louzai2 的 bean。

到這里，第一層套娃基本結(jié)束，因?yàn)?louzai1 依賴 louzai2，下面我們進(jìn)入第二層套娃。

2.3 第二層

獲取 louzai2 的 bean，從 doGetBean()，到 doResolveDependency()，和第一層的邏輯完全一樣，找到 louzai2 依賴的對(duì)象名 louzai1。

前面的流程全部省略，直接到 doResolveDependency()。

正式獲取 louzai1 的 bean。

到這里，第二層套娃結(jié)束，因?yàn)?louzai2 依賴 louzai1，所以我們進(jìn)入第三層套娃。

2.4 第三層

獲取 louzai1 的 bean，在第一層和第二層中，我們每次都會(huì)從 getSingleton() 獲取對(duì)象，但是由于之前沒有初始化 louzai1 和 louzai2 的三級(jí)緩存，所以獲取對(duì)象為空。

敲重點(diǎn)！敲重點(diǎn)！！敲重點(diǎn)?。?！

到了第三層，由于第三級(jí)緩存有 louzai1 數(shù)據(jù)，這里使用三級(jí)緩存中的工廠，為 louzai1 創(chuàng)建一個(gè)代理對(duì)象，塞入二級(jí)緩存。

這里就拿到了 louzai1 的代理對(duì)象，解決了 louzai2 的依賴關(guān)系，返回到第二層。

2.5 返回第二層

返回第二層后，louzai2 初始化結(jié)束，這里就結(jié)束了么？二級(jí)緩存的數(shù)據(jù)，啥時(shí)候會(huì)給到一級(jí)呢？

甭著急，看這里，還記得在 doGetBean() 中，我們會(huì)通過 createBean() 創(chuàng)建一個(gè) louzai2 的 bean，當(dāng) louzai2 的 bean 創(chuàng)建成功后，我們會(huì)執(zhí)行 getSingleton()，它會(huì)對(duì) louzai2 的結(jié)果進(jìn)行處理。

我們進(jìn)入 getSingleton()，會(huì)看到下面這個(gè)方法。

這里就是處理 louzai2 的 一、二級(jí)緩存的邏輯，將二級(jí)緩存清除，放入一級(jí)緩存。

2.6 返回第一層

同 2.5，louzai1 初始化完畢后，會(huì)把 louzai1 的二級(jí)緩存清除，將對(duì)象放入一級(jí)緩存。

到這里，所有的流程結(jié)束，我們返回 louzai1 對(duì)象。

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3. 原理深度解讀

3.1 什么要有 3 級(jí)緩存 ？

這是一道非常經(jīng)典的面試題，前面已經(jīng)告訴大家詳細(xì)的執(zhí)行流程，包括源碼解讀，但是沒有告訴大家為什么要用 3 級(jí)緩存？

這里是重點(diǎn)！敲黑板?。?！

我們先說“一級(jí)緩存”的作用，變量命名為 singletonObjects，結(jié)構(gòu)是 Map，它就是一個(gè)單例池，將初始化好的對(duì)象放到里面，給其它線程使用，如果沒有第一級(jí)緩存，程序不能保證 Spring 的單例屬性。

“二級(jí)緩存”先放放，我們直接看“三級(jí)緩存”的作用，變量命名為 singletonFactories，結(jié)構(gòu)是 Map>，Map 的 Value 是一個(gè)對(duì)象的代理工廠，所以“三級(jí)緩存”的作用，其實(shí)就是用來存放對(duì)象的代理工廠。

那這個(gè)對(duì)象的代理工廠有什么作用呢，我先給出答案，它的主要作用是存放半成品的單例 Bean，目的是為了“打破循環(huán)” ，可能大家還是不太懂，這里我再稍微解釋一下。

我們回到文章開頭的例子，創(chuàng)建 A 對(duì)象時(shí)，會(huì)把實(shí)例化的 A 對(duì)象存入“三級(jí)緩存”，這個(gè) A 其實(shí)是個(gè)半成品，因?yàn)闆]有完成 A 的依賴屬性 B 的注入，所以后面當(dāng)初始化 B 時(shí)，B 又要去找 A，這時(shí)就需要從“三級(jí)緩存”中拿到這個(gè)半成品的 A（這里描述，其實(shí)也不完全準(zhǔn)確，因?yàn)椴皇侵苯幽?，為了讓大家好理解，我就先這樣描述），打破循環(huán)。

那我再問一個(gè)問題，為什么“三級(jí)緩存”不直接存半成品的 A，而是要存一個(gè)代理工廠呢 ？答案是因?yàn)?AOP。

在解釋這個(gè)問題前，我們看一下這個(gè)代理工廠的源碼，讓大家有一個(gè)更清晰的認(rèn)識(shí)。

直接找到創(chuàng)建 A 對(duì)象時(shí)，把實(shí)例化的 A 對(duì)象存入“三級(jí)緩存”的代碼，直接用前面的兩幅截圖。

下面我們主要看這個(gè)對(duì)象工廠是如何得到的，進(jìn)入 getEarlyBeanReference() 方法。

最后一幅圖太重要了，我們知道這個(gè)對(duì)象工廠的作用：

• 如果 A 有 AOP，就創(chuàng)建一個(gè)代理對(duì)象；
• 如果 A 沒有 AOP，就返回原對(duì)象。

那“二級(jí)緩存”的作用就清楚了，就是用來存放對(duì)象工廠生成的對(duì)象，這個(gè)對(duì)象可能是原對(duì)象，也可能是個(gè)代理對(duì)象。

我再問一個(gè)問題，為什么要這樣設(shè)計(jì)呢？把二級(jí)緩存干掉不行么 ？我們繼續(xù)往下看。

3.2 能干掉第 2 級(jí)緩存么 ？

@Service
publicclassA{

@Autowired
privateBb;

@Autowired
privateCc;

publicvoidtest1(){
}
}

@Service
publicclassB{
@Autowired
privateAa;

publicvoidtest2(){
}
}

@Service
publicclassC{

@Autowired
privateAa;

publicvoidtest3(){
}
}

根據(jù)上面的套娃邏輯，A 需要找 B 和 C，但是 B 需要找 A，C 也需要找 A。

假如 A 需要進(jìn)行 AOP ，因?yàn)榇韺?duì)象每次都是生成不同的對(duì)象，如果干掉第二級(jí)緩存，只有第一、三級(jí)緩存：

• B 找到 A 時(shí)，直接通過三級(jí)緩存的工廠的代理對(duì)象，生成對(duì)象 A1。
• C 找到 A 時(shí)，直接通過三級(jí)緩存的工廠的代理對(duì)象，生成對(duì)象 A2。

看到問題沒？你通過 A 的工廠的代理對(duì)象，生成了兩個(gè)不同的對(duì)象 A1 和 A2 ，所以為了避免這種問題的出現(xiàn)，我們搞個(gè)二級(jí)緩存，把 A1 存下來，下次再獲取時(shí)，直接從二級(jí)緩存獲取，無需再生成新的代理對(duì)象。

所以“二級(jí)緩存”的目的是為了避免因?yàn)?AOP 創(chuàng)建多個(gè)對(duì)象，其中存儲(chǔ)的是半成品的 AOP 的單例 bean。

如果沒有 AOP 的話，我們其實(shí)只要 1、3 級(jí)緩存，就可以滿足要求。

4. 寫在最后

我們?cè)倩仡櫼幌?3 級(jí)緩存的作用：

• 一級(jí)緩存：為“Spring 的單例屬性”而生 ，就是個(gè)單例池，用來存放已經(jīng)初始化完成的單例 Bean；
• 二級(jí)緩存：為“解決 AOP”而生 ，存放的是半成品的 AOP 的單例 Bean；
• 三級(jí)緩存：為“打破循環(huán)”而生 ，存放的是生成半成品單例 Bean 的工廠方法。

如果你能理解上面我說的三條，恭喜你，你對(duì) Spring 的循環(huán)依賴?yán)斫獾梅浅Ｍ笍兀?/p>

關(guān)于循環(huán)依賴的知識(shí)，其實(shí)還有，因?yàn)槠?，我就不再寫了?strong style="color:#0e88eb;">這篇文章的重點(diǎn)，一方面是告訴大家循環(huán)依賴的核心原理，另一方面是讓大家自己去 debug 代碼 ，跑跑流程，挺有意思的。

可能有同學(xué)會(huì)問 “樓哥，你之前是不是經(jīng)常看源碼，然后這個(gè)流程，你是不是 debug 了很久？”

我之前其實(shí)沒怎么看過開源代碼，這個(gè)流程，前期理論知識(shí)看了 2.5 個(gè)小時(shí)，然后 debug 4.5 小時(shí)，就基本全部走通了，最難的地方，就是三層套娃，稍微有些繞。

這里也簡單說一下我看源碼的心得：

1. 需要掌握基本的設(shè)計(jì)模式；
2. 看源碼前，最好能找一些理論知識(shí)先看看；
3. 學(xué)會(huì)讀英文注釋，不會(huì)的話就百度翻譯；
4. debug 時(shí)，要克制自己，不要陷入無用的細(xì)節(jié) ，這個(gè)最重要。

其中最難的是第 4 步，因?yàn)楹芏嗤瑢W(xué)看 Spring 源碼，每看一個(gè)方法，就想多研究研究，這樣很容易被繞進(jìn)去了，這個(gè)要學(xué)會(huì)克制，有大局觀，并能分辨哪里是核心邏輯 ，至于如何分辨，可以在網(wǎng)上先找些資料，如果沒有的話，就只能多看代碼了。

今天的源碼解析就到這了~