就是 A 对象依赖了 B 对象,B 对象依赖了 A 对象。
说白是一个或多个对象实例之间存在直接或间接的依赖关系,这种依赖关系构成了构成一个环形调用。
// A依赖了B
class A{
public B b;
}
// B依赖了A
class B{
public A a;
}
那么循环依赖是个问题吗?
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。
比如
A a = new A();
B b = new B();
a.b = b;
b.a = a;
这样,A,B 就依赖上了。
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。
要明白 Spring 中的循环依赖,得先明白 Spring 中 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:
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 earlySingletonObjects。
singletonFactories 中缓存的是 ObjectFactory,表示对象工厂,用来创建某个对象的。
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
下面用一张图告诉你,spring 是如何解决循环依赖的:
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?
这是难点,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。
**
那么如何解决这个问题?这个问题可以说没有办法解决。
因为在一个 Bean 的生命周期最后,Spring 提供了 BeanPostProcessor 可以去对 Bean 进行加工,这个加工不仅仅只是能修改 Bean 的属性值,也可以替换掉当前 Bean。
举个例子:
@Component
public class User {
}
@Component
public class TestBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
@Override
public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
// 生成了一个新的User对象
if (beanName.equals("user")) {
System.out.println(bean);
User user = new User();
return user;
}
return bean;
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
AnnotationConfigApplicationContext context =
new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
User user = context.getBean("user", User.class);
System.out.println(user);
}
}
运行 main 方法,得到的打印如下:
com.test.service.User@67gh4rt3
com.test.service.User@56tr75b3
所以在 BeanPostProcessor 中可以完全替换掉某个 beanName 对应的 bean 对象。
而 BeanPostProcessor 的执行在 Bean 的生命周期中是处于属性注入之后的,循环依赖是发生在属性注入过程中的,所以很有可能导致,注入给 B 对象的 A 对象和经历过完整生命周期之后的 A 对象,不是一个对象。这就是有问题的。
所以在这种情况下的循环依赖,Spring 是解决不了的,因为在属性注入时,Spring 也不知道 A 对象后续会经过哪些 BeanPostProcessor 以及会对 A 对象做什么处理。
虽然上面的情况可能发生,但是肯定发生得很少,我们通常在开发过程中,不会这样去做,但是,某个 beanName 对应的最终对象和原始对象不是一个对象却会经常出现,这就是 AOP。
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,就是利用了第三级缓存 singletonFactories。
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);
}
所以很明显,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
//处理AOP的后置处理器实现的抽象类AbstractAutoProxyCreator
public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
//提前触发代理对象的创建
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}
Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
if (earlySingletonReference != null) {
//正常相等
//只涉及AOP不等,不需要处理
//同时循环和AOP,需要纠正为getEarlyBeanReference创建的代理对象
if (exposedObject == bean) {
//如果循环依赖创建提前创建了,那么此时初始化后不会重复创建,所以exposedObject和bean是相等的
exposedObject = earlySingletonReference;//因此直接替换为提前创建的代理对象,作为放入一级缓存的对象
}