在關于Spring的面試中，我們經常會被問到一個問題，就是Spring是如何解決循環依賴的問題的。這個問題算是關于Spring的一個高頻面試題，因為如果不刻意研讀，相信即使讀過源碼，面試者也不一定能夠一下子思考出個中奧秘。本文主要針對這個問題，從源碼的角度對其實現原理進行講解。

1. 過程演示

關于Spring bean的創建，其本質上還是一個對象的創建，既然是對象，讀者朋友一定要明白一點就是，一個完整的對象包含兩部分：當前對象實例化和對象屬性的實例化。在Spring中，對象的實例化是通過反射實現的，而對象的屬性則是在對象實例化之后通過一定的方式設置的。這個過程可以按照如下方式進行理解：

理解這一個點之后，對于循環依賴的理解就已經幫助一大步了，我們這里以兩個類A和B為例進行講解，如下是A和B的聲明： 

@Component  
public class A {  
  private B b;  
  public void setB(B b) {  
    this.b = b;  
  }  
}  

@Component  
public class B {  
  private A a;  
  public void setA(A a) {  
    this.a = a;  
  }  
} 

可以看到，這里A和B中各自都以對方為自己的全局屬性。這里首先需要說明的一點是，Spring實例化bean是通過ApplicationContext.getBean()方法來進行的。如果要獲取的對象依賴了另一個對象，那么其首先會創建當前對象，然后通過遞歸的調用ApplicationContext.getBean()方法來獲取所依賴的對象，最后將獲取到的對象注入到當前對象中。這里我們以上面的首先初始化A對象實例為例進行講解。首先Spring嘗試通過ApplicationContext.getBean()方法獲取A對象的實例，由于Spring容器中還沒有A對象實例，因而其會創建一個A對象，然后發現其依賴了B對象，因而會嘗試遞歸的通過ApplicationContext.getBean()方法獲取B對象的實例，但是Spring容器中此時也沒有B對象的實例，因而其還是會先創建一個B對象的實例。讀者需要注意這個時間點，此時A對象和B對象都已經創建了，并且保存在Spring容器中了，只不過A對象的屬性b和B對象的屬性a都還沒有設置進去。在前面Spring創建B對象之后，Spring發現B對象依賴了屬性A，因而此時還是會嘗試遞歸的調用ApplicationContext.getBean()方法獲取A對象的實例，因為Spring中已經有一個A對象的實例，雖然只是半成品（其屬性b還未初始化），但其也還是目標bean，因而會將該A對象的實例返回。此時，B對象的屬性a就設置進去了，然后還是ApplicationContext.getBean()方法遞歸的返回，也就是將B對象的實例返回，此時就會將該實例設置到A對象的屬性b中。這個時候，注意A對象的屬性b和B對象的屬性a都已經設置了目標對象的實例了。讀者朋友可能會比較疑惑的是，前面在為對象B設置屬性a的時候，這個A類型屬性還是個半成品。但是需要注意的是，這個A是一個引用，其本質上還是最開始就實例化的A對象。而在上面這個遞歸過程的最后，Spring將獲取到的B對象實例設置到了A對象的屬性b中了，這里的A對象其實和前面設置到實例B中的半成品A對象是同一個對象，其引用地址是同一個，這里為A對象的b屬性設置了值，其實也就是為那個半成品的a屬性設置了值。下面我們通過一個流程圖來對這個過程進行講解：

圖中getBean()表示調用Spring的ApplicationContext.getBean()方法，而該方法中的參數，則表示我們要嘗試獲取的目標對象。圖中的黑色箭頭表示一開始的方法調用走向，走到最后，返回了Spring中緩存的A對象之后，表示遞歸調用返回了，此時使用綠色的箭頭表示。從圖中我們可以很清楚的看到，B對象的a屬性是在第三步中注入的半成品A對象，而A對象的b屬性是在第二步中注入的成品B對象，此時半成品的A對象也就變成了成品的A對象，因為其屬性已經設置完成了。

2. 源碼講解

對于Spring處理循環依賴問題的方式，我們這里通過上面的流程圖其實很容易就可以理解，需要注意的一個點就是，Spring是如何標記開始生成的A對象是一個半成品，并且是如何保存A對象的。這里的標記工作Spring是使用ApplicationContext的屬性Set<String> singletonsCurrentlyInCreation來保存的，而半成品的A對象則是通過Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories來保存的，這里的ObjectFactory是一個工廠對象，可通過調用其getObject()方法來獲取目標對象。在AbstractBeanFactory.doGetBean()方法中獲取對象的方法如下： 

protected <T> T doGetBean(final String name, @Nullable final Class<T> requiredType,  
    @Nullable final Object[] args, boolean typeCheckOnly) throws BeansException {  
  // 嘗試通過bean名稱獲取目標bean對象，比如這里的A對象  
  Object sharedInstance = getSingleton(beanName);   
  // 我們這里的目標對象都是單例的  
  if (mbd.isSingleton()) {  
    // 這里就嘗試創建目標對象，第二個參數傳的就是一個ObjectFactory類型的對象，這里是使用Java8的lamada  
    // 表達式書寫的，只要上面的getSingleton()方法返回值為空，則會調用這里的getSingleton()方法來創建  
    // 目標對象 
     sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {  
      try {  
        // 嘗試創建目標對象  
        return createBean(beanName, mbd, args);  
      } catch (BeansException ex) {  
        throw ex;  
      }  
    });  
  }  
  return (T) bean;  
} 

 這里的doGetBean()方法是非常關鍵的一個方法（中間省略了其他代碼），上面也主要有兩個步驟，第一個步驟的getSingleton()方法的作用是嘗試從緩存中獲取目標對象，如果沒有獲取到，則嘗試獲取半成品的目標對象；如果第一個步驟沒有獲取到目標對象的實例，那么就進入第二個步驟，第二個步驟的getSingleton()方法的作用是嘗試創建目標對象，并且為該對象注入其所依賴的屬性。

這里其實就是主干邏輯，我們前面圖中已經標明，在整個過程中會調用三次doGetBean()方法，第一次調用的時候會嘗試獲取A對象實例，此時走的是第一個getSingleton()方法，由于沒有已經創建的A對象的成品或半成品，因而這里得到的是null，然后就會調用第二個getSingleton()方法，創建A對象的實例，然后遞歸的調用doGetBean()方法，嘗試獲取B對象的實例以注入到A對象中，此時由于Spring容器中也沒有B對象的成品或半成品，因而還是會走到第二個getSingleton()方法，在該方法中創建B對象的實例，創建完成之后，嘗試獲取其所依賴的A的實例作為其屬性，因而還是會遞歸的調用doGetBean()方法，此時需要注意的是，在前面由于已經有了一個半成品的A對象的實例，因而這個時候，再嘗試獲取A對象的實例的時候，會走第一個getSingleton()方法，在該方法中會得到一個半成品的A對象的實例。然后將該實例返回，并且將其注入到B對象的屬性a中，此時B對象實例化完成。然后將實例化完成的B對象遞歸的返回，此時就會將該實例注入到A對象中，這樣就得到了一個成品的A對象。我們這里可以閱讀上面的第一個getSingleton()方法： 

@Nullable  
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {  
  // 嘗試從緩存中獲取成品的目標對象，如果存在，則直接返回  
  Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);  
  // 如果緩存中不存在目標對象，則判斷當前對象是否已經處于創建過程中，在前面的講解中，第一次嘗試獲取A對象  
  // 的實例之后，就會將A對象標記為正在創建中，因而最后再嘗試獲取A對象的時候，這里的if判斷就會為true  
  if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {  
    synchronized (this.singletonObjects) {  
      singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);  
      if (singletonObject == null && allowEarlyReference) { 
         // 這里的singletonFactories是一個Map，其key是bean的名稱，而值是一個ObjectFactory類型的  
        // 對象，這里對于A和B而言，調用圖其getObject()方法返回的就是A和B對象的實例，無論是否是半成品  
        ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);  
        if (singletonFactory != null) {  
          // 獲取目標對象的實例  
          singletonObject = singletonFactory.getObject();  
          this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);  
          this.singletonFactories.remove(beanName);  
        }  
      }  
    }  
  }  
  return singletonObject;  
} 

這里我們會存在一個問題就是A的半成品實例是如何實例化的，然后是如何將其封裝為一個ObjectFactory類型的對象，并且將其放到上面的singletonFactories屬性中的。這主要是在前面的第二個getSingleton()方法中，其最終會通過其傳入的第二個參數，從而調用createBean()方法，該方法的最終調用是委托給了另一個doCreateBean()方法進行的，這里面有如下一段代碼： 

protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)  
  throws BeanCreationException {  
  // 實例化當前嘗試獲取的bean對象，比如A對象和B對象都是在這里實例化的  
  BeanWrapper instanceWrapper = null;  
  if (mbd.isSingleton()) {  
    instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);  
  }  
  if (instanceWrapper == null) {  
    instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);  
  }  
  // 判斷Spring是否配置了支持提前暴露目標bean，也就是是否支持提前暴露半成品的bean  
  boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences   
    && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));  
  if (earlySingletonExposure) {  
    // 如果支持，這里就會將當前生成的半成品的bean放到singletonFactories中，這個singletonFactories  
    // 就是前面第一個getSingleton()方法中所使用到的singletonFactories屬性，也就是說，這里就是  
    // 封裝半成品的bean的地方。而這里的getEarlyBeanReference()本質上是直接將放入的第三個參數，也就是  
    // 目標bean直接返回  
    addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));  
  }  
  try {  
    // 在初始化實例之后，這里就是判斷當前bean是否依賴了其他的bean，如果依賴了，  
    // 就會遞歸的調用getBean()方法嘗試獲取目標bean  
    populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);  
  } catch (Throwable ex) {  
    // 省略...  
  }  
  return exposedObject;  
} 

到這里，Spring整個解決循環依賴問題的實現思路已經比較清楚了。對于整體過程，讀者朋友只要理解兩點：

•  Spring是通過遞歸的方式獲取目標bean及其所依賴的bean的；
•  Spring實例化一個bean的時候，是分兩步進行的，首先實例化目標bean，然后為其注入屬性。

結合這兩點，也就是說，Spring在實例化一個bean的時候，是首先遞歸的實例化其所依賴的所有bean，直到某個bean沒有依賴其他bean，此時就會將該實例返回，然后反遞歸的將獲取到的bean設置為各個上層bean的屬性的。

3. 小結

本文首先通過圖文的方式對Spring是如何解決循環依賴的問題進行了講解，然后從源碼的角度詳細講解了Spring是如何實現各個bean的裝配工作的。