【Spring依赖循环】提前曝光,直接曝光到二级缓存已经可以解决循环依赖问题了,为什么一定要三级缓存?

前言

问:什么是循环依赖?

循环依赖: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。

问:Spring 如何解决循环依赖?

答:Spring 通过提前曝光机制,利用三级缓存解决循环依赖(这原理还是挺简单的,参考:三级缓存、图解循环依赖原理)

再问:Spring 通过提前曝光,直接曝光到二级缓存已经可以解决循环依赖问题了,为什么一定要三级缓存?

下面我们就来看看


首先先熟悉一下三级缓存分别是:

singletonObject:一级缓存,该缓存 key = beanName, value = bean;这里的 bean 是已经创建完成的,该 bean 经历过实例化->属性填充->初始化以及各类的后置处理。因此,一旦需要获取 bean 时,我们第一时间就会寻找一级缓存。

earlySingletonObjects:二级缓存,该缓存 key = beanName, value = bean;这里跟一级缓存的区别在于,该缓存所获取到的 bean 是提前曝光出来的,是还没创建完成的。

也就是说获取到的 bean 只能确保已经进行了实例化,但是属性填充跟初始化肯定还没有做完,因此该 bean 还没创建完成,仅仅能作为指针提前曝光,被其他 bean 所引用。

singletonFactories:三级缓存,该缓存 key = beanName, value = beanFactory;在 bean 实例化完之后,属性填充以及初始化之前,如果允许提前曝光,spring 会将实例化后的 bean 提前曝光,也就是把该 bean 转换成 beanFactory 并加入到三级缓存。

说人话

  • singletonObjects 一级缓存,用于保存实例化、注入、初始化完成的bean实例
  • earlySingletonObjects 二级缓存,用于保存实例化完成的bean实例
  • singletonFactories 三级缓存,用于保存bean创建工厂,以便于后面扩展有机会创建代理对象。

@Service
public class TestService1 {
 
    @Autowired
    private TestService2 testService2;
 
    public void test1() {
    }
}
@Service
public class TestService2 {
 
    @Autowired
    private TestService1 testService1;
 
    public void test2() {
    }
}

这是一个经典的循环依赖,但是它能正常运行,得益于spring的内部机制,让我们根本无法感知它有问题,因为spring默默帮我们解决了。

下面用一张图告诉你,spring是如何解决循环依赖的:在这里插入图片描述
细心的朋友可能会发现在这种场景中第二级缓存作用不大。

那么问题来了,为什么要用第二级缓存呢?

试想一下,如果出现以下这种情况,我们要如何处理?

@Service
public class TestService1 {
 
    @Autowired
    private TestService2 testService2;
    @Autowired
    private TestService3 testService3;
 
    public void test1() {
    }
}
@Service
public class TestService2 {
 
    @Autowired
    private TestService1 testService1;
 
    public void test2() {
    }
}
@Service
public class TestService3 {
 
    @Autowired
    private TestService1 testService1;
 
    public void test3() {
    }
}

TestService1依赖于TestService2和TestService3,而TestService2依赖于TestService1,同时TestService3也依赖于TestService1

按照上图的流程可以把TestService1注入到TestService2,并且TestService1的实例是从第三级缓存中获取的。

假设不用第二级缓存,TestService1注入到TestService3的流程如图:

在这里插入图片描述
TestService1注入到TestService3又需要从第三级缓存中获取实例,而第三级缓存里保存的并非真正的实例对象,而是ObjectFactory对象。说白了,两次从三级缓存中获取都是ObjectFactory对象,而通过它创建的实例对象每次可能都不一样的

这样不是有问题?

为了解决这个问题,spring引入的第二级缓存。上面图1其实TestService1对象的实例已经被添加到第二级缓存中了,而在TestService1注入到TestService3时,只用从第二级缓存中获取该对象即可。

在这里插入图片描述

解决循环依赖问题时,三级缓存能生成代理的二级缓存,主要与 Spring 对 AOP 的设计原则以及延迟代理对象的创建有关。Spring 对 AOP 的设计原则是在对象初始化完毕后,再去创建代理对象 [^3]。 Spring三级缓存包括单例池(一级缓存)、早期曝光对象(二级缓存)和早期曝光对象工厂(三级缓存) [^4]。三级缓存中存放的是一个对象的 ObjectFactory,其目的是延迟代理对象的创建 [^3]。存在两种情况: - 若存在循环依赖,在需要时创建代理对象并放到二级缓存。例如,当 Bean A 和 Bean B 循环依赖时,Bean A 实例化后将其 ObjectFactory 放入三级缓存,在 Bean B 依赖注入 Bean A 时,从三级缓存获取 ObjectFactory 并创建 Bean A 的代理对象,放入二级缓存 [^3]。 - 若不存在循环依赖,则在初始化的后置处理器中正常创建代理对象。 使用二级缓存解决循环依赖,要求每个原始对象创建出来后就立即生成动态代理对象(如果有 AOP 代理增强),这打破了 Spring 对 AOP 的设计原则 [^3]。而引入三级缓存,可在不存在循环依赖的情况下遵循该原则,仅在循环依赖发生时提前创建代理对象。 以下是一个简单的代码示例,展示三级缓存中 ObjectFactory 的使用: ```java // 三级缓存的存储结构 private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16); // 将 ObjectFactory 放入三级缓存 protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) { Assert.notNull(singletonFactory, "Singleton factory must not be null"); synchronized (this.singletonObjects) { if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) { this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory); this.earlySingletonObjects.remove(beanName); this.registeredSingletons.add(beanName); } } } // 从三级缓存获取 ObjectFactory 并创建代理对象 protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) { Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName); if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) { synchronized (this.singletonObjects) { singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName); if (singletonObject == null && allowEarlyReference) { ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName); if (singletonFactory != null) { singletonObject = singletonFactory.getObject(); this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject); this.singletonFactories.remove(beanName); } } } } return singletonObject; } ```
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