Spring如何巧妙解决循环依赖问题？深入浅出解析三级缓存机制_spring循环依赖的解决原理及三级缓存机制-优快云博客

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一、什么是循环依赖？

循环依赖（Circular Dependency）就像两个程序员互相等待对方提交代码的场景：A说"我的代码要调用B的类"，B说"但我的类需要A的接口定义"。在Spring中具体表现为：

@Service
public class ServiceA {
    @Autowired
    private ServiceB serviceB;
}

@Service
public class ServiceB {
    @Autowired
    private ServiceA serviceA;
}

这两个服务类就像"先有鸡还是先有蛋"的问题，传统的对象创建方式根本无法解决这种相互依赖关系。但Spring通过巧妙的三级缓存设计，让这个看似无解的问题迎刃而解。

二、Spring Bean生命周期关键节点

要理解解决方案，先要掌握Bean创建的核心步骤：

实例化（Instantiate）：new ServiceA() 创建原始对象
属性填充（Populate）：通过反射注入依赖
初始化（Initialize）：执行@PostConstruct等方法

三、三级缓存机制全景解析

Spring在DefaultSingletonBeanRegistry中维护了三个关键缓存：

缓存名称	存储内容	级别
singletonObjects	完整的单例Bean	一级
earlySingletonObjects	提前暴露的早期引用	二级
singletonFactories	创建Bean的ObjectFactory工厂对象	三级

处理流程详解（以ServiceA和ServiceB为例）

创建ServiceA
- 实例化ServiceA原始对象
- 将ObjectFactory存入三级缓存（singletonFactories）
- 开始属性注入，发现需要ServiceB
创建ServiceB
- 实例化ServiceB原始对象
- 将ObjectFactory存入三级缓存
- 属性注入时发现需要ServiceA
获取ServiceA早期引用
- 从三级缓存获取ObjectFactory
- 执行getObject()得到ServiceA的早期引用（可能生成代理）
- 将引用存入二级缓存，清除三级缓存记录
完成ServiceB创建
- 继续完成ServiceB的属性注入和初始化
- 将ServiceB存入一级缓存
回填ServiceA
- 用已创建的ServiceB完成属性注入
- 执行初始化方法
- 将ServiceA存入一级缓存

四、源码级深度剖析

关键源码在AbstractAutowireCapableBeanFactory：

protected Object doCreateBean(...) {
    // 1. 实例化Bean
    instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
    
    // 2. 加入三级缓存（重要！）
    addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
    
    // 3. 属性注入
    populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
    
    // 4. 初始化
    initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}

缓存操作核心方法：

protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
    synchronized (this.singletonObjects) {
        if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {
            this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);
            this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
            this.registeredSingletons.add(beanName);
        }
    }
}

五、不同注入方式的差异

注入方式	是否支持解决循环依赖	原因分析
Setter注入	✅	属性注入在对象实例化之后
字段注入	✅	同Setter注入
构造器注入	❌	实例化前就需要完成注入

构造器注入失败示例：

@Service
public class ServiceC {
    private final ServiceD serviceD;
    
    @Autowired
    public ServiceC(ServiceD serviceD) {
        this.serviceD = serviceD;
    }
}

@Service
public class ServiceD {
    private final ServiceC serviceC;
    
    @Autowired
    public ServiceD(ServiceC serviceC) {
        this.serviceC = serviceC;
    }
}

这种情况会直接抛出BeanCurrentlyInCreationException

六、应用场景与限制条件

适用场景

单例作用域（Singleton）的Bean
非构造器注入方式
没有同时使用AOP代理的情况

限制条件

原型（Prototype）作用域的Bean无法解决
需要开启allowCircularReferences（默认true）
存在AOP代理时需要特殊处理（通过ObjectFactory延迟生成代理）

七、最佳实践建议

架构设计层面
- 尽量避免循环依赖，使用中介者模式解耦
- 将公共逻辑抽取到第三方的Common模块
编码实现层面
- 优先使用构造器注入明确依赖关系
- 对于必须的循环依赖使用@Lazy延迟加载
- 复杂场景考虑使用ApplicationContext.getBean()
调试技巧
- 开启Spring调试日志：logging.level.org.springframework=DEBUG
- 分析Bean创建顺序：spring.main.lazy-initialization=true
- 使用@DependsOn显式控制初始化顺序