Spring 中 循环依赖解决与三级缓存

在Java开发中，尤其是在使用一些依赖注入框架（如Spring）时，循环依赖是一个常见的问题，而三级缓存则是解决循环依赖的关键技术手段之一。

一、循环依赖问题

（一）定义

循环依赖指的是两个或多个对象之间相互依赖，形成了一个闭环的依赖关系。例如，类A依赖类B，而类B又依赖类A，或者存在更复杂的多个类之间的循环依赖关系。

（二）产生场景

• 构造器注入循环依赖：当通过构造函数进行依赖注入时，如果两个或多个类在构造函数中相互引用，就会产生循环依赖。例如：

public class A {
    private B b;
    public A(B b) {
        this.b = b;
    }
}

public class B {
    private A a;
    public B(A a) {
        this.a = a;
    }
}

在上述代码中，A类的构造函数需要B类的实例，而B类的构造函数又需要A类的实例，这就形成了循环依赖。

• 字段注入循环依赖：当使用字段注入时，如果在配置或代码逻辑上出现错误，也可能导致循环依赖。比如在Spring框架中，如果两个@Component类通过@Autowired注解在字段上相互注入对方，就可能引发循环依赖。

（三）问题影响

如果不解决循环依赖问题，在对象创建和依赖注入过程中，可能会导致程序陷入无限循环，最终引发栈溢出错误或对象无法正确初始化等问题，使应用程序无法正常运行。

二、三级缓存

（一）概述

在Spring框架中，三级缓存是解决循环依赖的核心机制。它主要由三个Map结构组成，分别用于存储不同状态的对象。

（二）三级缓存的结构与作用

• 一级缓存
  • 存储内容：存储完全初始化好的对象，即已经经历了所有的生命周期回调方法，并且所有依赖都已经注入完成的对象。
  • 作用：在整个应用程序的生命周期内，作为单例对象的主要存储区域，当需要获取一个单例对象时，首先会从一级缓存中查找，如果存在则直接返回。
• 二级缓存
  • 存储内容：存储早期暴露的对象引用，这些对象还没有完成所有属性的填充和初始化工作，但已经创建了对象实例，可以用于解决循环依赖时的提前引用。
  • 作用：当存在循环依赖时，某个对象在还没有完全初始化完成时，就将其早期暴露的引用放入二级缓存，以便其他依赖它的对象可以先获取到这个引用，避免循环等待。
• 三级缓存
  • 存储内容：存储对象工厂（ObjectFactory），用于生成对象的代理对象或者对对象进行一些后置处理等操作。
  • 作用：主要用于处理对象的代理创建等情况。在解决循环依赖时，如果需要创建代理对象，会通过三级缓存中的对象工厂来生成代理对象，然后将代理对象放入二级缓存或一级缓存。

（三）解决循环依赖的原理

• 当Spring容器创建一个Bean时，首先会检查一级缓存中是否存在该Bean，如果不存在，则尝试创建Bean。
• 在创建Bean的过程中，会将正在创建的Bean的早期引用（通过ObjectFactory）放入三级缓存。
• 当处理该Bean的依赖时，如果发现依赖的Bean也正在创建，即存在循环依赖，就会从三级缓存中获取依赖Bean的ObjectFactory，通过它获取依赖Bean的早期引用，并将其注入到当前Bean中。
• 如果依赖的Bean已经创建完成并放入了一级缓存，则直接从一级缓存中获取并注入。
• 当当前Bean完成所有属性的填充和初始化后，将其从三级缓存中移除，并放入一级缓存，同时也可能将其早期引用从二级缓存中移除（如果存在的话）。

三、总结

Java中的循环依赖是一个需要重视的问题，它可能会导致应用程序出现严重的错误。而三级缓存作为一种有效的解决方案，通过巧妙地利用不同缓存层次存储不同状态的对象和对象工厂，成功地解决了循环依赖问题，保证了对象的正确创建和依赖注入。理解循环依赖和三级缓存的原理，对于深入掌握Java依赖注入框架的运行机制，以及编写高质量、稳定的Java应用程序具有重要意义。