Spring框架下的依赖注入坑：循环依赖与作用域混淆

前言

前些天发现了一个巨牛的人工智能学习网站，通俗易懂，风趣幽默，忍不住分享一下给大家：https://www.captainbed.cn/z

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1. 错误场景复现

场景1：构造函数循环依赖

@Service
public class ServiceA {
    private final ServiceB serviceB;
    public ServiceA(ServiceB serviceB) { // 构造函数注入
        this.serviceB = serviceB;
    }
}

@Service
public class ServiceB {
    private final ServiceA serviceA;
    public ServiceB(ServiceA serviceA) { // 构造函数注入
        this.serviceA = serviceA;
    }
}

后果：应用启动时抛出BeanCurrentlyInCreationException，提示循环依赖。

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场景2：单例Bean中的原型Bean失效

@Scope("prototype")
@Service
public class PrototypeBean {
    private int count = 0;
    public void add() { count++; }
    public int getCount() { return count; }
}

@Service
public class SingletonBean {
    @Autowired
    private PrototypeBean prototypeBean; // 单例中注入原型Bean

    public void increment() {
        prototypeBean.add();
        System.out.println(prototypeBean.getCount()); // 每次输出递增，而非期望的1
    }
}

问题：单例Bean只初始化一次，导致注入的原型Bean实例被复用，失去“原型”特性。

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场景3：多级循环依赖（A→B→C→A）

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

@Service
public class ServiceB {
    @Autowired private ServiceC serviceC;
}

@Service
public class ServiceC {
    @Autowired private ServiceA serviceA; // 三级循环依赖
}

现象：Spring可能正常启动，但某些情况下（如AOP代理）仍会触发循环依赖异常。

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2. 原理解析

Spring解决循环依赖的三级缓存

缓存层级	存储内容	作用阶段
一级缓存（singletonObjects）	完全初始化的单例Bean	应用运行期
二级缓存（earlySingletonObjects）	提前暴露的未完成初始化的Bean（仅对象引用）	Bean创建中
三级缓存（singletonFactories）	Bean工厂，用于生成提前暴露的Bean	Bean实例化后、属性填充前

• 构造函数注入无法解决循环依赖：Bean实例化前需先获取依赖对象，而构造函数注入必须在实例化时完成依赖注入，导致死锁。
• Setter注入/字段注入可解决：实例化后通过反射注入依赖。

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原型Bean在单例中的失效原因

• 单例Bean初始化仅一次：依赖的原型Bean在初始化时注入，后续方法调用复用同一实例。
• 解决方案：通过ApplicationContext实时获取，或使用@Lookup注解。

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3. 正确解决方案

方案1：打破循环依赖

方法1.1：代码重构（优先推荐）

// 提取公共逻辑到第三个类
@Service
public class CommonService { /* 公共方法 */ }

@Service
public class ServiceA {
    private final CommonService commonService;
    public ServiceA(CommonService commonService) { ... }
}

@Service
public class ServiceB {
    private final CommonService commonService;
    public ServiceB(CommonService commonService) { ... }
}

方法1.2：使用@Lazy延迟加载

@Service
public class ServiceA {
    public ServiceA(@Lazy ServiceB serviceB) { // 延迟注入代理对象
        this.serviceB = serviceB;
    }
}

注意：@Lazy可能导致调试困难，需谨慎使用。

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方案2：原型Bean的正确使用

方法2.1：ApplicationContext实时获取

@Service
public class SingletonBean {
    @Autowired
    private ApplicationContext context;

    public void increment() {
        PrototypeBean prototypeBean = context.getBean(PrototypeBean.class);
        prototypeBean.add();
        System.out.println(prototypeBean.getCount()); // 每次输出1
    }
}

方法2.2：使用ObjectFactory或Provider

@Service
public class SingletonBean {
    @Autowired
    private ObjectFactory<PrototypeBean> prototypeFactory;

    public void increment() {
        PrototypeBean prototypeBean = prototypeFactory.getObject();
        prototypeBean.add();
        System.out.println(prototypeBean.getCount());
    }
}

方法2.3：@Scope注解设置代理模式

@Scope(value = "prototype", proxyMode = ScopedProxyMode.TARGET_CLASS)
@Service
public class PrototypeBean { ... }

// 单例Bean直接注入
@Service
public class SingletonBean {
    @Autowired 
    private PrototypeBean prototypeBean; // 每次调用时动态生成新实例
}

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4. 工具与最佳实践

循环依赖检测工具

1. Spring Actuator：
   启用beans端点，查看Bean依赖关系：

   management:
     endpoints:
       web:
         exposure:
           include: beans
   

   访问：http://localhost:8080/actuator/beans

2. IDE插件：

   • IntelliJ的Spring插件可视化Bean依赖图
   • Eclipse的Spring Tools Suite

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最佳实践

• 优先使用构造函数注入：强制依赖明确，避免NullPointerException
• 避免循环依赖：是设计问题而非技术问题，重构模块职责
• 谨慎使用原型作用域：仅在需要状态隔离时使用（如用户会话）

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5. Code Review检查清单

检查项	正确做法
是否存在构造函数循环依赖？	优先重构代码，其次使用@Lazy
原型Bean是否在单例中失效？	检查是否使用ObjectFactory或@Scope代理
是否滥用字段注入？	优先选择构造函数注入或Setter注入
是否误用@Primary注解？	确保不会掩盖其他Bean的正确注入

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6. 真实案例

某微服务项目因循环依赖导致启动失败：

• 背景：订单服务（OrderService）与库存服务（StockService）相互构造函数注入。
• 错误日志：Requested bean is currently in creation: Is there an unresolvable circular reference?
• 修复步骤：
  1. 提取公共验证逻辑到独立模块（ValidationService）
  2. 将部分方法改为Setter注入
  3. 添加单元测试验证启动流程

结果：启动时间减少30%，模块职责更清晰。

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总结

• 循环依赖是设计警钟：重构优于技术规避
• 作用域需精确控制：单例与原型混用要慎防状态污染
• 注入方式影响扩展性：构造函数注入促进不可变性与清晰依赖
• 工具辅助事半功倍：利用Spring生态工具快速定位问题

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下期预告：《技术债累积警告：复制粘贴代码的连锁反应》——从代码重复率到维护成本，揭秘如何用设计模式和工具重构腐化代码。

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