Spring之循环依赖详解

Spring之循环依赖问题一直是Spring中一个很重要的话题，一方面是因为源码中为了解决循环依赖做了很多处理，另外一方面是因为这也是许多互联网公司面试时的高频面试题。

我们在探究这个问题之前，必须要搞清楚什么是Spring中的循环依赖。我们只是从字面上来理解的话就是A依赖B的同时B也依赖了A，完成了一个依赖的循环过程。

体现到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;

}

当然，这是最常见的一种循环依赖，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;

}

虽然体现形式不一样，但是实际上都是循环依赖的问题。

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

接下来是Spring bean的创建，其本质上还是一个对象的创建，一个完整的对象包含两部分：当前对象实例化和对象属性的实例化。Spring bean也不例外。

在Spring中，对象的实例化是通过反射实现的，而对象的属性则是在对象实例化之后通过一定的方式设置的。这是对于循环依赖的理解的催化剂，我们这里以两个类A和B为例进行讲解，如下是A和B的声明：

@Component

public class A {

  private B b;

  public void setB(B b) {

    this.b = b;

  }

}

@Component

public class B {

  private A a;

  public void setA(A a) {

    this.a = a;

  }

}

从上面的代码可以看出，这里A和B中各自都以对方为自己的全局属性。这里首先需要说明的一点，Spring实例化bean是通过ApplicationContext.getBean()方法来进行的。如果要获取的对象依赖了另一个对象，那么其首先会创建当前对象，然后通过递归的调用ApplicationContext.getBean()方法来获取所依赖的对象，最后将获取到的对象注入到当前对象中。

这里我们以上面的首先初始化A对象实例为例进行讲解。首先Spring尝试通过ApplicationContext.getBean()方法获取A对象的实例，由于Spring容器中还没有A对象实例，因而其会创建一个A对象。然后发现其依赖了B对象，因而会尝试递归的通过ApplicationContext.getBean()方法获取B对象的实例。

但是Spring容器中此时也没有B对象的实例，因而其还是会先创建一个B对象的实例。

我们需要注意这个时间点，此时A对象和B对象都已经创建了，并且保存在Spring容器中了，只不过A对象的属性b和B对象的属性a都还没有设置进去。在前面Spring创建B对象之后，Spring发现B对象依赖了属性A，因而还是会尝试递归的调用ApplicationContext.getBean()方法获取A对象的实例。因为Spring中已经有一个A对象的实例，虽然只是半成品（其属性b还未初始化），但其也还是目标bean，因而会将该A对象的实例返回。

此时，B对象的属性a就设置进去了，然后还是ApplicationContext.getBean()方法递归的返回，也就是将B对象的实例返回，此时就会将该实例设置到A对象的属性b中。与此同时，注意A对象的属性b和B对象的属性a都已经设置了目标对象的实例了。

这里的A对象其实和前面设置到实例B中的半成品A对象是同一个对象，其引用地址是同一个，这里为A对象的b属性设置了值，其实也就是为那个半成品的a属性设置了值。

我们需要注意的一个点，Spring是如何标记开始生成的A对象是一个半成品，并且是如何保存A对象的。这里的标记工作Spring是使用ApplicationContext的属性SetsingletonsCurrentlyInCreation来保存的，而半成品的A对象则是通过MapsingletonFactories来保存的。这里的ObjectFactory是一个工厂对象，可通过调用其getObject()方法来获取目标对象。在AbstractBeanFactory.doGetBean()方法中获取对象的方法如下：

protected  T doGetBean(final String name, @Nullable final Class requiredType,

    @Nullable final Object[] args, boolean typeCheckOnly) throws BeansException {

  

  // 尝试通过bean名称获取目标bean对象，比如这里的A对象

  Object sharedInstance = getSingleton(beanName);

  // 我们这里的目标对象都是单例的

  if (mbd.isSingleton()) {

    // 这里就尝试创建目标对象，第二个参数传的就是一个ObjectFactory类型的对象，这里是使用Java8的lamada

    // 表达式书写的，只要上面的getSingleton()方法返回值为空，则会调用这里的getSingleton()方法来创建

    // 目标对象

    sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {

      try {

        // 尝试创建目标对象

        return createBean(beanName, mbd, args);

      } catch (BeansException ex) {

        throw ex;

      }

    });

  }

  return (T) bean;

}

这里的doGetBean()方法是非常关键的一个方法，第一个步骤的getSingleton()方法的作用是尝试从缓存中获取目标对象，如果没有获取到，则尝试获取半成品的目标对象；如果第一个步骤没有获取到目标对象的实例，那么就进入第二个步骤。第二个步骤的getSingleton()方法的作用是尝试创建目标对象，并且为该对象注入其所依赖的属性。这里其实就是主干逻辑，我们前面图中已经标明，在整个过程中会调用三次doGetBean()方法。第一次调用的时候会尝试获取A对象实例，此时走的是第一个getSingleton()方法，由于没有已经创建的A对象的成品或半成品，因而这里得到的是null。然后就会调用第二个getSingleton()方法，创建A对象的实例，然后递归的调用doGetBean()方法，尝试获取B对象的实例以注入到A对象中。此时由于Spring容器中也没有B对象的成品或半成品，因而还是会走到第二个getSingleton()方法，在该方法中创建B对象的实例。

创建完成后，尝试获取其所依赖的A的实例作为其属性，因而还是会递归的调用doGetBean()方法。由于在前面已经有了一个半成品的A对象的实例，再尝试获取A对象的实例的时候，会走第一个getSingleton()方法。在该方法中会得到一个半成品的A对象的实例，然后将该实例返回，并且将其注入到B对象的属性a中，此时B对象实例化完成。然后，将实例化完成的B对象递归的返回，此时就会将该实例注入到A对象中，这样就得到了一个成品的A对象。

我们这里可以阅读上面的第一个getSingleton()方法：

@Nullable

protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {

  

  // 尝试从缓存中获取成品的目标对象，如果存在，则直接返回

  Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);

  

  // 如果缓存中不存在目标对象，则判断当前对象是否已经处于创建过程中，在前面的讲解中，第一次尝试获取A对象

  // 的实例之后，就会将A对象标记为正在创建中，因而最后再尝试获取A对象的时候，这里的if判断就会为true

  if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {

    

    synchronized (this.singletonObjects) {

      singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);

      if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {

        

        // 这里的singletonFactories是一个Map，其key是bean的名称，而值是一个ObjectFactory类型的

        // 对象，这里对于A和B而言，调用图其getObject()方法返回的就是A和B对象的实例，无论是否是半成品

        ObjectFactory singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);

        if (singletonFactory != null) {

          

          // 获取目标对象的实例

          singletonObject = singletonFactory.getObject();

          this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);

          this.singletonFactories.remove(beanName);

        }

      }

    }

  }

  return singletonObject;

}

这里我们会存在一个问题就是A的半成品实例是如何实例化的，然后是如何将其封装为一个ObjectFactory类型的对象，并且将其放到上面的singletonFactories属性中的。

这主要是在前面的第二个getSingleton()方法中，其最终会通过其传入的第二个参数，从而调用createBean()方法，该方法的最终调用是委托给了另一个doCreateBean()方法进行的。

这里面有如下一段代码：

protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)

  throws BeanCreationException {

  // 实例化当前尝试获取的bean对象，比如A对象和B对象都是在这里实例化的

  BeanWrapper instanceWrapper = null;

  if (mbd.isSingleton()) {

    instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);

  }

  if (instanceWrapper == null) {

    instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);

  }

  // 判断Spring是否配置了支持提前暴露目标bean，也就是是否支持提前暴露半成品的bean

  boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences

    && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));

  if (earlySingletonExposure) {

    // 如果支持，这里就会将当前生成的半成品的bean放到singletonFactories中，这个singletonFactories

    // 就是前面第一个getSingleton()方法中所使用到的singletonFactories属性，也就是说，这里就是

    // 封装半成品的bean的地方。而这里的getEarlyBeanReference()本质上是直接将放入的第三个参数，也就是

    // 目标bean直接返回

    addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));

  }

  try {

    // 在初始化实例之后，这里就是判断当前bean是否依赖了其他的bean，如果依赖了，

    // 就会递归的调用getBean()方法尝试获取目标bean

    populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);

  } catch (Throwable ex) {

    // 省略...

  }

  return exposedObject;

}

到这里，Spring整个解决循环依赖问题的实现思路已经豁然开朗。对于整个过程，我们只要理解两点：

1.Spring是通过递归的方式获取目标bean及其所依赖的bean的；

2.Spring实例化一个bean的时候，是分两步进行的，首先实例化目标bean，然后为其注入属性。

结合这两点，可以知道Spring在实例化一个bean的时候，是首先递归的实例化其所依赖的所有bean，直到某个bean没有依赖其他bean，此时就会将该实例返回，然后反递归的将获取到的bean设置为各个上层bean的属性的。

在看完了本文对Spring中循环依赖的解答，其实整个过程还是蛮复杂的，需要有一定的理解能力才能完全弄清楚其中的各种原理和处理方式。还没有完全理解的同学也不要着急，可以在本站观看spring视频课程来加深自己的理解，让自己的学习更进一步。