目录

  • 1.1.1 bean生命周期中重要接口
  • 1.1.2 创建bean
  • 1.1.3 属性填充
  • 1.1.4.1 Aware相关接口
  • 1.1.4.2 BeanPostProcessors相关接口
  • 1.1.4.3 InitializingBean接口
  • 1.1.4.4 BeanPostProcessors接口后置方法
  • 1.1.5 bean生命周期总结
  • 1.2.1 引言
  • 1.2.2 三级缓存各个存放对象
  • 1.2.3 解决循环依赖条件
  • 1.2.4 循环依赖
  • 1.2.5 是否可以移除二级缓存

 

1 Spring核心

在使用spring框架的日常开发中,bean之间的循环依赖太频繁了,spring已经帮我们去解决循环依赖问题,对我们开发者来说是无感知的,下面具体分析一下spring是如何解决bean之间循环依赖,为什么要使用到三级缓存,而不是二级缓存?

1.1 bean生命周期

首先大家需要了解一下beanspring中的生命周期,beanspring的加载流程,才能够更加清晰知道spring是如何解决循环依赖的。

1.1.1 bean生命周期中重要接口

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_java 三级缓存 相互依赖

我们在springBeanFactory工厂列举了很多接口,代表着bean的生命周期,我们主要记住的是圈红线圈出来的接口, 再结合spring的源码来看这些接口主要是在哪里调用的

1.1.2 创建bean

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_实例化_02

AbstractAutowireCapableBeanFactory类的doCreateBean方法是创建bean的开始,我们可以看到首先需要实例化这个bean,也就是在堆中开辟一块内存空间给这个对象,createBeanInstance方法里面逻辑大概就是采用反射生成实例对象,进行到这里表示对象还并未进行属性的填充,也就是@Autowired注解的属性还未得到注入

1.1.3 属性填充

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_三级缓存_03

我们可以看到第二步就是填充bean的成员属性,populateBean方法里面的逻辑大致就是对使用到了注入属性的注解就会进行注入,如果在注入的过程发现注入的对象还没生成,则会跑去生产要注入的对象,第三步就是调用initializeBean方法初始化bean,也就是调用我们上述所提到的接口

1.1.4 初始化bean

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_实例化_04

可以看到initializeBean方法中,首先调用的是使用的Aware接口的方法,我们具体看一下invokeAwareMethods方法中会调用Aware接口的那些方法

1.1.4.1 Aware相关接口

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_java 三级缓存 相互依赖_05

我们可以知道如果我们实现了BeanNameAwareBeanClassLoaderAwareBeanFactoryAware三个Aware接口的话,会依次调用setBeanName(), setBeanClassLoader(), setBeanFactory()方法,再看applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization源码

1.1.4.2 BeanPostProcessors相关接口

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_实例化_06

发现会如果有类实现了BeanPostProcessor接口,就会执行postProcessBeforeInitialization方法,这里需要注意的是:如果多个类实现BeanPostProcessor接口,那么多个实现类都会执行postProcessBeforeInitialization方法,可以看到是for循环依次执行的,还有一个注意的点就是如果加载A类到spring容器中,A类也重写了BeanPostProcessor接口的postProcessBeforeInitialization方法,这时要注意A类的postProcessBeforeInitialization方法并不会得到执行,因为A类还未加载完成,还未完全放到springsingletonObjects一级缓存中。

再看一个注意的点

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_实例化_07

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_实例化_08

可以看到ApplicationContextAwareProcessor也实现了BeanPostProcessor接口,重写了postProcessBeforeInitialization方法,方法里面并调用了invokeAwareInterfaces方法,而invokeAwareInterfaces方法也写着如果实现了众多的Aware接口,则会依次执行相应的方法,值得注意的是ApplicationContextAware接口的setApplicationContext方法,再看一下invokeInitMethods源码

1.1.4.3 InitializingBean接口

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_spring_09

发现如果实现了InitializingBean接口,重写了afterPropertiesSet方法,则会调用afterPropertiesSet方法,最后还会调用是否指定了init-method,可以通过标签,或者@Bean注解的initMethod指定,最后再看一张applyBeanPostProcessorsAfterInitialization源码图

1.1.4.4 BeanPostProcessors接口后置方法

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_spring_10

发现跟之前的postProcessBeforeInitialization方法类似,也是循环遍历实现了BeanPostProcessor的接口实现类,执行postProcessAfterInitialization方法。整个bean的生命执行流程就如上面截图所示,哪个接口的方法在哪里被调用,方法的执行流程。

1.1.5 bean生命周期总结

最后,对bean的生命流程进行一个流程图的总结

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_三级缓存_11


或者看简单版本:

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_spring_12

1.2 三级缓存

1.2.1 引言

上面对bean的生命周期做了一个整体的流程分析,对spring如何去解决循环依赖的很有帮助。前面我们分析到填充属性时,如果发现属性还未在spring中生成,则会跑去生成属性对象实例。

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_实例化_13

我们可以看到填充属性的时候,spring会提前将已经实例化的bean通过ObjectFactory半成品暴露出去,为什么称为半成品是因为这时候的bean对象实例化,但是未进行属性填充,是一个不完整的bean实例对象

实例化 Bean 之后,会往 singletonFactories 塞入一个工厂,而调用这个工厂的 getObject 方法,就能得到这个 Bean

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_三级缓存_14

spring利用singletonObjects, earlySingletonObjects, singletonFactories三级缓存去解决的,所说的缓存其实也就是三个Map

1.2.2 三级缓存各个存放对象

三级缓存各个存放对象:

  • 一级缓存singletonObjects,存储所有已创建完毕的单例 Bean (完整的 Bean)
  • 二级缓存earlySingletonObjects,存储所有仅完成实例化,但还未进行属性注入和初始化的 Bean
  • 三级缓存singletonFactories,存储能建立这个 Bean 的一个工厂,通过工厂能获取这个 Bean,延迟化 Bean 的生成,工厂生成的 Bean 会塞入二级缓存

这三个 map 是如何获取配合的:

  1. 获取单例 Bean 的时候会通过 BeanName 先去 singletonObjects(一级缓存) 查找完整的 Bean,如果找到则直接返回,否则进行步骤 2。
  2. 看对应的 Bean 是否在创建中,如果不在直接返回找不到,如果是,则会去 earlySingletonObjects (二级缓存)查找 Bean,如果找到则返回,否则进行步骤 3
  3. 去 singletonFactories (三级缓存)通过BeanName 查找到对应的工厂,如果存着工厂则通过工厂创建 Bean ,并且放置到 earlySingletonObjects 中。
  4. 如果三个缓存都没找到,则返回 null

可以看到三级缓存各自保存的对象,这里重点关注二级缓存earlySingletonObjects和三级缓存singletonFactory,一级缓存可以进行忽略。前面我们讲过先实例化的bean会通过ObjectFactory半成品提前暴露在三级缓存中

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_java 三级缓存 相互依赖_15

singletonFactory是传入的一个匿名内部类,调用ObjectFactory.getObject()最终会调用getEarlyBeanReference方法。再来看看循环依赖中是怎么拿其它半成品的实例对象的。

1.2.3 解决循环依赖条件

在 Spring 中,只有同时满足以下两点才能解决循环依赖的问题:

  • 必须是单例
    依赖的 Bean 必须都是单例
    因为原型模式都需要创建新的对象,不能跟用以前的对象
  • 不能全是构造器注入
    依赖注入的方式,必须不全是构造器注入,且 beanName 的字母顺序在前的不能是构造器注入
    在 Spring 中创建 Bean 分三步:
    实例化,createBeanInstance,就是 new 了个对象
    属性注入,populateBean, 就是 set 一些属性值
    初始化,initializeBean,执行一些 aware 接口中的方法,initMethod,AOP代理等
    明确了上面这三点,再结合我上面说的“不完整的”,我们来理一下。
    如果全是构造器注入,比如A(B b),那表明在 new 的时候,就需要得到 B,此时需要 new B 。但是 B 也是要在构造的时候注入 A ,即B(A a),这时候 B 需要在一个 map 中找到不完整的 A ,发现找不到。
    为什么找不到?因为 A 还没 new 完呢,所以找到不完整的 A,因此如果全是构造器注入的话,那么 Spring 无法处理循环依赖
  • 一个set注入,一个构造器注入能否成功
    假设我们 A 是通过 set 注入 B,B 通过构造函数注入 A,此时是成功的
    我们来分析下:实例化 A 之后,可以在 map 中存入 A,开始为 A 进行属性注入,发现需要 B,此时 new B,发现构造器需要 A,此时从 map 中得到 A ,B 构造完毕。
    B 进行属性注入,初始化,然后 A 注入 B 完成属性注入,然后初始化 A。
    整个过程很顺利,没毛病
    假设 A 是通过构造器注入 B,B 通过 set 注入 A,此时是失败的
    我们来分析下:实例化 A,发现构造函数需要 B, 此时去实例化 B。
    然后进行 B 的属性注入,从 map 里面找不到 A,因为 A 还没 new 成功,所以 B 也卡住了,然后就 失败
    看到这里,仔细思考的小伙伴可能会说,可以先实例化 B 啊,往 map 里面塞入不完整的 B,这样就能成功实例化 A 了啊
    确实,思路没错但是 Spring 容器是按照字母序创建 Bean 的,A 的创建永远排在 B 前面

现在我们总结一下:

  • 如果循环依赖都是构造器注入,则失败
  • 如果循环依赖不完全是构造器注入,则可能成功,可能失败,具体跟BeanName的字母序有关系

1.2.4 循环依赖

我们假设现在有这样的场景AService依赖BServiceBService依赖AService

  1. AService首先实例化,实例化通过ObjectFactory半成品暴露在三级缓存中
  2. 填充属性BService,发现BService还未进行过加载,就会先去加载BService
  3. 再加载BService的过程中,实例化,也通过ObjectFactory半成品暴露在三级缓存
  4. 填充属性AService的时候,这时候能够从三级缓存中拿到半成品的ObjectFactory

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_实例化_16

拿到ObjectFactory对象后,调用ObjectFactory.getObject()方法最终会调用getEarlyBeanReference()方法,getEarlyBeanReference这个方法主要逻辑大概描述下如果beanAOP切面代理则返回的是beanProxy对象,如果未被代理则返回的是原bean实例

这时我们会发现能够拿到bean实例(属性未填充),然后从三级缓存移除,放到二级缓存earlySingletonObjects中,而此时B注入的是一个半成品的实例A对象,不过随着B初始化完成后,A会继续进行后续的初始化操作,最终B会注入的是一个完整的A实例,因为在内存中它们是同一个对象。

1.2.5 是否可以移除二级缓存

我们发现这个二级缓存好像显得有点多余,好像可以去掉,只需要一级和三级缓存也可以做到解决循环依赖的问题

只要两个缓存确实可以做到解决循环依赖的问题,但是有一个前提这个bean没被AOP进行切面代理,如果这个beanAOP进行了切面代理,那么只使用两个缓存是无法解决问题,下面来看一下beanAOP进行了切面代理的场景

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_java 三级缓存 相互依赖_17

我们发现AServicetestAopProxyAOP代理了,看看传入的匿名内部类的getEarlyBeanReference返回的是什么对象。

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_java 三级缓存 相互依赖_18

发现singletonFactory.getObject()返回的是一个AService的代理对象,还是被CGLIB代理的。再看一张再执行一遍singletonFactory.getObject()返回的是否是同一个AService的代理对象

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_spring_19

我们会发现再执行一遍singleFactory.getObject()方法又是一个新的代理对象,这就会有问题了,因为AService是单例的,每次执行singleFactory.getObject()方法又会产生新的代理对象。

假设这里只有一级和三级缓存的话,每次从三级缓存中拿到singleFactory对象,执行getObject()方法又会产生新的代理对象,这是不行的,因为AService是单例的,所有这里我们要借助二级缓存来解决这个问题,将执行了singleFactory.getObject()产生的对象放到二级缓存中去,后面去二级缓存中拿,没必要再执行一遍singletonFactory.getObject()方法再产生一个新的代理对象,保证始终只有一个代理对象。还有一个注意的点

java 三级缓存 相互依赖 springbean三级缓存_java 三级缓存 相互依赖_20

既然singleFactory.getObject()返回的是代理对象,那么注入的也应该是代理对象,我们可以看到注入的确实是经过CGLIB代理的AService对象。所以如果没有AOP的话确实可以两级缓存就可以解决循环依赖的问题,如果加上AOP,两级缓存是无法解决的,不可能每次执行singleFactory.getObject()方法都给我产生一个新的代理对象,所以还要借助另外一个缓存来保存产生的代理对象