Spring循环依赖及解决原理

什么是循环依赖

字面上理解就是A依赖B的同时，B也依赖了A。

体现在启动控制台就是以下的日志：

┌─────┐
|  asyncServiceImpl defined in file [D:\Download\GitLabProject\uhr\jr-uhr-provider\jr-uhr-attendance\target\classes\com\jr\uhr\gtd\service\impl\AsyncServiceImpl.class]
↑     ↓
|  gtdClassServiceImpl defined in file [D:\Download\GitLabProject\uhr\jr-uhr-provider\jr-uhr-attendance\target\classes\com\jr\uhr\gtd\service\impl\GtdClassServiceImpl.class]
└─────┘

体现在代码层次就是这个样子：

@Component
public class A {
    // A中注入了B
	@Autowired
	private B b;
}

@Component
public class B {
    // B中也注入了A
	@Autowired
	private A a;
}

比较特殊的还有：

// 自己依赖自己
@Component
public class A {
    // A中注入了A
	@Autowired
	private A a;
}

什么情况下循环依赖可以被处理

在回答这个问题之前首先要明确一点，Spring解决循环依赖是有前置条件的

1. 出现循环依赖的Bean必须要是单例
2. 依赖注入的方式不能全是构造器注入的方式

其中第一点应该很好理解，第二点：不能全是构造器注入是什么意思呢？我们还是用代码说话

@Component
public class A {
//	@Autowired
//	private B b;
	public A(B b) {

	}
}


@Component
public class B {

//	@Autowired
//	private A a;

	public B(A a){

	}
}

在上面的例子中，A中注入B的方式是通过构造器，B中注入A的方式也是通过构造器，这个时候循环依赖是无法被解决，如果你的项目中有两个这样相互依赖的Bean，在启动时就会报出以下错误：

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?

为了测试循环依赖的解决情况跟注入方式的关系，我们做如下四种情况的测试

依赖情况	依赖注入方式	循环依赖是否被解决
AB相互依赖（循环依赖）	均采用setter方法注入	是
AB相互依赖（循环依赖）	均采用构造器注入	否
AB相互依赖（循环依赖）	A中注入B的方式为setter方法，B中注入A的方式为构造器	是
AB相互依赖（循环依赖）	B中注入A的方式为setter方法，A中注入B的方式为构造器	否

Spring是如何解决的循环依赖

简单的循环依赖（没有AOP）

@Component
public class A {
    // A中注入了B
	@Autowired
	private B b;
}

@Component
public class B {
    // B中也注入了A
	@Autowired
	private A a;
}

通过上文我们已经知道了这种情况下的循环依赖是能够被解决的，那么具体的流程是什么呢？我们一步步分析

首先，我们要知道Spring在创建Bean的时候默认是按照自然排序来进行创建的，所以第一步Spring会去创建A。

与此同时，我们应该知道，Spring在创建Bean的过程中分为三步

1. 实例化，对应方法：AbstractAutowireCapableBeanFactory中的createBeanInstance方法
2. 属性注入，对应方法：AbstractAutowireCapableBeanFactory的populateBean方法
3. 初始化，对应方法：AbstractAutowireCapableBeanFactory的initializeBean

简单翻译下，就是：

1. 实例化，简单理解就是new了一个对象
2. 属性注入，为实例化中new出来的对象填充属性
3. 初始化，执行aware接口中的方法，初始化方法，完成AOP代理

整个创建A这个Bean的流程图如下：

从上图中我们可以看到，虽然在创建B时会提前给B注入了一个还未初始化的A对象，但是在创建A的流程中一直使用的是注入到B中的A对象的引用，之后会根据这个引用对A进行初始化，所以这是没有问题的。

结合了AOP的循环依赖

对A进行了AOP代理的话，那么此时getEarlyBeanReference将返回一个代理后的对象，而不是实例化阶段创建的对象，这样就意味着B中注入的A将是一个代理对象而不是A的实例化阶段创建后的对象。

看到这个图你可能会产生下面这些疑问

1. 在给B注入的时候为什么要注入一个代理对象？

答：当我们对A进行了AOP代理时，说明我们希望从容器中获取到的就是A代理后的对象而不是A本身，因此把A当作依赖进行注入时也要注入它的代理对象

2. 明明初始化的时候是A对象，那么Spring是在哪里将代理对象放入到容器中的呢？

在完成初始化后，Spring又调用了一次getSingleton方法，这一次传入的参数又不一样了，false可以理解为禁用三级缓存，前面图中已经提到过了，在为B中注入A时已经将三级缓存中的工厂取出，并从工厂中获取到了一个对象放入到了二级缓存中，所以这里的这个getSingleton方法做的时间就是从二级缓存中获取到这个代理后的A对象。

3. 初始化的时候是对A对象本身进行初始化，而容器中以及注入到B中的都是代理对象，这样不会有问题吗？

答：不会，这是因为不管是cglib代理还是jdk动态代理生成的代理类，内部都持有一个目标类的引用，当调用代理对象的方法时，实际会去调用目标对象的方法，A完成初始化相当于代理对象自身也完成了初始化

4. 三级缓存为什么要使用工厂而不是直接使用引用？换而言之，为什么需要这个三级缓存，直接通过二级缓存暴露一个引用不行吗？

答：这个工厂的目的在于延迟对实例化阶段生成的对象的代理，只有真正发生循环依赖的时候，才去提前生成代理对象，否则只会创建一个工厂并将其放入到三级缓存中，但是不会去通过这个工厂去真正创建对象

我们思考一种简单的情况，就以单独创建A为例，假设AB之间现在没有依赖关系，但是A被代理了，这个时候当A完成实例化后还是会进入下面这段代码：

// A是单例的，mbd.isSingleton()条件满足
// allowCircularReferences：这个变量代表是否允许循环依赖，默认是开启的，条件也满足
// isSingletonCurrentlyInCreation：正在在创建A，也满足
// 所以earlySingletonExposure=true
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
                                  isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
// 还是会进入到这段代码中
if (earlySingletonExposure) {
	// 还是会通过三级缓存提前暴露一个工厂对象
    addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}

看到了吧，即使没有循环依赖，也会将其添加到三级缓存中，而且是不得不添加到三级缓存中，因为到目前为止Spring也不能确定这个Bean有没有跟别的Bean出现循环依赖。

假设我们在这里直接使用二级缓存的话，那么意味着所有的Bean在这一步都要完成AOP代理。这样做有必要吗？

不仅没有必要，而且违背了Spring在结合AOP跟Bean的生命周期的设计！Spring结合AOP跟Bean的生命周期本身就是通过AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator这个后置处理器来完成的，在这个后置处理的postProcessAfterInitialization方法中对初始化后的Bean完成AOP代理。如果出现了循环依赖，那没有办法，只有给Bean先创建代理，但是没有出现循环依赖的情况下，设计之初就是让Bean在生命周期的最后一步完成代理而不是在实例化后就立马完成代理。

三级缓存真的提高了效率了吗？

现在我们已经知道了三级缓存的真正作用，但是这个答案可能还无法说服你，所以我们再最后总结分析一波，三级缓存真的提高了效率了吗？分为两点讨论：

1. 没有进行AOP的Bean间的循环依赖

从上文分析可以看出，这种情况下三级缓存根本没用！所以不会存在什么提高了效率的说法

1. 进行了AOP的Bean间的循环依赖

就以我们上的A、B为例，其中A被AOP代理，我们先分析下使用了三级缓存的情况下，A、B的创建流程

假设不使用三级缓存，直接在二级缓存中

上面两个流程的唯一区别在于为A对象创建代理的时机不同，在使用了三级缓存的情况下为A创建代理的时机是在B中需要注入A的时候，而不使用三级缓存的话在A实例化后就需要马上为A创建代理然后放入到二级缓存中去。对于整个A、B的创建过程而言，消耗的时间是一样的

综上，不管是哪种情况，三级缓存提高了效率这种说法都是错误的！

总结

面试官：”Spring是如何解决的循环依赖？“

答：Spring通过三级缓存解决了循环依赖，其中一级缓存为单例池（singletonObjects）,二级缓存为早期曝光对象earlySingletonObjects，三级缓存为早期曝光对象工厂（singletonFactories）。当A、B两个类发生循环引用时，在A完成实例化后，就使用实例化后的对象去创建一个对象工厂，并添加到三级缓存中，如果A被AOP代理，那么通过这个工厂获取到的就是A代理后的对象，如果A没有被AOP代理，那么这个工厂获取到的就是A实例化的对象。当A进行属性注入时，会去创建B，同时B又依赖了A，所以创建B的同时又会去调用getBean(a)来获取需要的依赖，此时的getBean(a)会从缓存中获取，第一步，先获取到三级缓存中的工厂；第二步，调用对象工工厂的getObject方法来获取到对应的对象，得到这个对象后将其注入到B中。紧接着B会走完它的生命周期流程，包括初始化、后置处理器等。当B创建完后，会将B再注入到A中，此时A再完成它的整个生命周期。至此，循环依赖结束！

面试官：”为什么要使用三级缓存呢？二级缓存能解决循环依赖吗？“

答：如果要使用二级缓存解决循环依赖，意味着所有Bean在实例化后就要完成AOP代理，这样违背了Spring设计的原则，Spring在设计之初就是通过AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator这个后置处理器来在Bean生命周期的最后一步来完成AOP代理，而不是在实例化后就立马进行AOP代理。