Spring中的循环依赖

Lewis
2022-03-12 / 0 评论 / 21 阅读 / 正在检测是否收录...
今天我们来聊聊Spring的循环依赖问题,其实这个问题也很好解决,只是人家面试不问你怎么解决,你也不能直接说价格@Lazy就可以了,哎,面试总是这么卷。

一:什么是循环依赖?

循环依赖,简单的来说,就是对象A依赖了对象B,而对象B又依赖了对象A。
在Spring中,一个对象不是new出来就结束了,而是会经历一系列生命周期,就是因为bean的生命周期复杂,才产生了循环依赖问题,大多数场景的循环依赖问题,Spring利用自己的三级缓存机制帮忙解决了,但是还有一些场景需要我们自己来解决。比如:在B对象中,有@Async修饰的方法。

当然如果要明白Spring中循环依赖问题,首先得聊聊Spring中Bean生命周期。

Spring中Bean的生命周期

生命周期比较复杂,面试如果问,就简单的描述下呗。兴许面试官记得还不如你清楚呢,哈哈。
Bean的生命周期是描述Spring中Bean的各个阶段,从产生到死亡。Spring管理的对象是Bean。Bean的生成步骤如下:

  • Spring扫描class得到BeanDefinition
  • 根据得到的BeanDefinition去生成Bean
  • 根据class推断构造方法
  • 根据构造方法,通过反射,生成普通对象(原始对象)
  • 填充原始对象中的属性(依赖注入)
  • 如果原始对象中某个方法被AOP了(比如加了@@Transactional),那么则需要根据原始对象生成一个代理对象
  • 把最终生成的代理对象放入单例池(singleObjects),后续可以通过getBean方法从单例池直接拿

当然还有比如Aware回调,初始化,初始化前初始化后等等。单单在我们上述描述的步骤中,第四步就包括了构造方法反射生成对象,那么得到一个原始对象,Spring需要给对象中的属性进行依赖注入,这个注入是怎么样的一个过程呢?

依赖注入:比如上文中说的A类,A类中存在一个B类的b属性,所以当A生成了一个原始对象之后,就会给b属性复制,此时就会根据b属性的类型和属性名去BeanFactory中取货去B类所对应的单例Bean。如果此时BeanFactory中存在B所对应的Bean,那么可以直接拿来赋值给b属性,但是如果不存在呢?则需要生成一个B对应的Bean,然后赋值给b属性。可是在创建B类的Bean的过程中不得不走Bean的生命周期,此时就会出现循环依赖问题。

三级缓存

一级缓存:singletonObjects(结构为beanName:Object,缓存的是已经完整经历生命周期的bean对象)
二级缓存:earlySingletonObjects(结构为beanName:Object缓存的是早起的bean对象,还没走完完整生命周期的对象)
三级缓存:singleFactories(缓存的是ObjectFactory,即对象工厂,用来创建某个对象的)

解决循环依赖

l0o00hui.png
如何打破上述的循环呢,加个中间人(缓存)
l0o01e8w.png
  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。
 那么B依赖的是A的原始对象,不是需要的A的代理对象。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 BeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {
    @Override
    public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, Str ing beanName) throws BeansException {
        // 注意这⾥,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.bdysoft.service.User@5e025e70  
com.bdysoft.service.User@1b0375b3

  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。

Spring到底解决了哪种情况下的循环依赖

  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 (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessorCache().smartInstantiationAware) {
                exposedObject = bp.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:
l0o0vrms.png
l0o0vzbg.png
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:
l0o0xhbv.png
左边⽂字: 这个ObjectFactory就是上⽂说的labmda表达式,中间有getEarlyBeanReference⽅法,注意存⼊ singletonFactories时并不会执⾏lambda表达式,也就是不会执⾏getEarlyBeanReference⽅法
右边⽂字: 从singletonFactories根据beanName得到⼀个ObjectFactory,然后执⾏ObjectFactory,也就是执⾏ getEarlyBeanReference⽅法,此时会得到⼀个A原始对象经过AOP之后的代理对象,然后把该代理对象 放⼊earlySingletonObjects中,注意此时并没有把代理对象放⼊singletonObjects中,那什么时候放⼊ 到singletonObjects中呢?
  我们这个时候得来理解⼀下earlySingletonObjects的作⽤,此时,我们只得到了A原始对象的代理对象, 这个对象还不完整,因为A原始对象还没有进⾏属性填充,所以此时不能直接把A的代理对象放⼊ singletonObjects中,所以只能把代理对象放⼊earlySingletonObjects,假设现在有其他对象依赖了A, 那么则可以从earlySingletonObjects中得到A原始对象的代理对象了,并且是A的同⼀个代理对象。
  当B创建完了之后,A继续进⾏⽣命周期,⽽A在完成属性注⼊后,会按照它本身的逻辑去进⾏AOP,⽽此 时我们知道A原始对象已经经历过了AOP,所以对于A本身⽽⾔,不会再去进⾏AOP了,那么怎么判断⼀个 对象是否经历过了AOP呢?会利⽤上⽂提到的earlyProxyReferences,在AbstractAutoProxyCreator的 postProcessAfterInitialization⽅法中,会去判断当前beanName是否在earlyProxyReferences,如果 在则表示已经提前进⾏过AOP了,⽆需再次进⾏AOP。
  对于A⽽⾔,进⾏了AOP的判断后,以及BeanPostProcessor的执⾏之后,就需要把A对应的对象放⼊ singletonObjects中了,但是我们知道,应该是要A的代理对象放⼊singletonObjects中,所以此时需要 从earlySingletonObjects中得到代理对象,然后⼊singletonObjects中。

⾄此总结⼀下三级缓存:

  • singletonObjects:缓存某个beanName对应的经过了完整⽣命周期的bean
  • earlySingletonObjects:缓存提前拿原始对象进⾏了AOP之后得到的代理对象,原始对象还没有进⾏ 属性注⼊和后续的BeanPostProcessor等⽣命周期
  • singletonFactories:缓存的是⼀个ObjectFactory,主要⽤来去⽣成原始对象进⾏了AOP之后得到的 代理对象,在每个Bean的⽣成过程中,都会提前暴露⼀个⼯⼚,这个⼯⼚可能⽤到,也可能⽤不到, 如果没有出现循环依赖依赖本bean,那么这个⼯⼚⽆⽤,本bean按照⾃⼰的⽣命周期执⾏,执⾏完后 直接把本bean放⼊singletonObjects中即可,如果出现了循环依赖依赖了本bean,则另外那个bean执 ⾏ObjectFactory提交得到⼀个AOP之后的代理对象(如果有AOP的话,如果⽆需AOP,则直接得到⼀ 个原始对象)。
  • 其实还要⼀个缓存,就是earlyProxyReferences,它⽤来记录某个原始对象是否进⾏过AOP了。
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