圖解Spring循環(huán)依賴，寫得太好了！
前言
Spring如何解決的循環(huán)依賴，是近兩年流行起來的一道Java面試題。
其實筆者本人對這類框架源碼題還是持一定的懷疑態(tài)度的。
如果筆者作為面試官，可能會問一些諸如“如果注入的屬性為null，你會從哪幾個方向去排查”這些場景題。
那么既然寫了這篇文章，閑話少說，發(fā)車看看Spring是如何解決的循環(huán)依賴，以及帶大家看清循環(huán)依賴的本質(zhì)是什么。
正文
通常來說，如果問Spring內(nèi)部如何解決循環(huán)依賴，一定是單默認(rèn)的單例Bean中，屬性互相引用的場景。比如幾個Bean之間的互相引用：
甚至自己“循環(huán)”依賴自己：
先說明前提：原型(Prototype)的場景是不支持循環(huán)依賴的，通常會走到AbstractBeanFactory類中下面的判斷，拋出異常。
- if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
- throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
- }
原因很好理解，創(chuàng)建新的A時，發(fā)現(xiàn)要注入原型字段B，又創(chuàng)建新的B發(fā)現(xiàn)要注入原型字段A...
這就套娃了, 你猜是先StackOverflow還是OutOfMemory？
Spring怕你不好猜，就先拋出了BeanCurrentlyInCreationException
image
基于構(gòu)造器的循環(huán)依賴，就更不用說了，官方文檔都攤牌了，你想讓構(gòu)造器注入支持循環(huán)依賴，是不存在的，不如把代碼改了。
那么默認(rèn)單例的屬性注入場景，Spring是如何支持循環(huán)依賴的？
Spring解決循環(huán)依賴
首先，Spring內(nèi)部維護(hù)了三個Map，也就是我們通常說的三級緩存。
筆者翻閱Spring文檔倒是沒有找到三級緩存的概念，可能也是本土為了方便理解的詞匯。
在Spring的DefaultSingletonBeanRegistry類中，你會赫然發(fā)現(xiàn)類上方掛著這三個Map：
- singletonObjects 它是我們最熟悉的朋友，俗稱“單例池”“容器”，緩存創(chuàng)建完成單例Bean的地方。
- singletonFactories 映射創(chuàng)建Bean的原始工廠
- earlySingletonObjects 映射Bean的早期引用，也就是說在這個Map里的Bean不是完整的，甚至還不能稱之為“Bean”，只是一個Instance.
后兩個Map其實是“墊腳石”級別的，只是創(chuàng)建Bean的時候，用來借助了一下，創(chuàng)建完成就清掉了。
所以筆者前文對“三級緩存”這個詞有些迷惑，可能是因為注釋都是以Cache of開頭吧。
為什么成為后兩個Map為墊腳石，假設(shè)最終放在singletonObjects的Bean是你想要的一杯“涼白開”。
那么Spring準(zhǔn)備了兩個杯子，即singletonFactories和earlySingletonObjects來回“倒騰”幾番，把熱水晾成“涼白開”放到singletonObjects中。
閑話不說，都濃縮在圖里。
上面的是一張GIF，如果你沒看到可能還沒加載出來。三秒一幀，不是你電腦卡。
筆者畫了17張圖簡化表述了Spring的主要步驟，GIF上方即是剛才提到的三級緩存，下方展示是主要的幾個方法。
當(dāng)然了，這個地步你肯定要結(jié)合Spring源碼來看，要不肯定看不懂。
如果你只是想大概了解，或者面試，可以先記住筆者上文提到的“三級緩存”，以及下文即將要說的本質(zhì)。
循環(huán)依賴的本質(zhì)
上文了解完Spring如何處理循環(huán)依賴之后，讓我們跳出“閱讀源碼”的思維，假設(shè)讓你實現(xiàn)一個有以下特點的功能，你會怎么做？
- 將指定的一些類實例為單例
- 類中的字段也都實例為單例
- 支持循環(huán)依賴
舉個例子，假設(shè)有類A：
- public class A {
- private B b;
- }
- // 類B：
- public class B {
- private A a;
- }
說白了讓你模仿Spring：假裝A和B是被@Component修飾， 并且類中的字段假裝是@Autowired修飾的，處理完放到Map中。其實非常簡單，筆者寫了一份粗糙的代碼，可供參考：
- /**
- * 放置創(chuàng)建好的bean Map
- */
- private static Map<String, Object> cacheMap = new HashMap<>(2);
- public static void main(String[] args) {
- // 假裝掃描出來的對象
- Class[] classes = {A.class, B.class};
- // 假裝項目初始化實例化所有bean
- for (Class aClass : classes) {
- getBean(aClass);
- }
- // check
- System.out.println(getBean(B.class).getA() == getBean(A.class));
- System.out.println(getBean(A.class).getB() == getBean(B.class));
- }
- @SneakyThrows
- private static <T> T getBean(Class<T> beanClass) {
- // 本文用類名小寫 簡單代替bean的命名規(guī)則
- String beanName = beanClass.getSimpleName().toLowerCase();
- // 如果已經(jīng)是一個bean，則直接返回
- if (cacheMap.containsKey(beanName)) {
- return (T) cacheMap.get(beanName);
- }
- // 將對象本身實例化
- Object object = beanClass.getDeclaredConstructor().newInstance();
- // 放入緩存
- cacheMap.put(beanName, object);
- // 把所有字段當(dāng)成需要注入的bean，創(chuàng)建并注入到當(dāng)前bean中
- Field[] fields = object.getClass().getDeclaredFields();
- for (Field field : fields) {
- field.setAccessible(true);
- // 獲取需要注入字段的class
- Class<?> fieldfieldClass = field.getType();
- String fieldBeanName = fieldClass.getSimpleName().toLowerCase();
- // 如果需要注入的bean，已經(jīng)在緩存Map中，那么把緩存Map中的值注入到該field即可
- // 如果緩存沒有 繼續(xù)創(chuàng)建
- field.set(object, cacheMap.containsKey(fieldBeanName)
- ? cacheMap.get(fieldBeanName) : getBean(fieldClass));
- }
- // 屬性填充完成，返回
- return (T) object;
- }
這段代碼的效果，其實就是處理了循環(huán)依賴，并且處理完成后，cacheMap中放的就是完整的“Bean”了
這就是“循環(huán)依賴”的本質(zhì)，而不是“Spring如何解決循環(huán)依賴”。
之所以要舉這個例子，是發(fā)現(xiàn)一小部分盆友陷入了“閱讀源碼的泥潭”，而忘記了問題的本質(zhì)。
為了看源碼而看源碼，結(jié)果一直看不懂，卻忘了本質(zhì)是什么。如果真看不懂，不如先寫出基礎(chǔ)版本，逆推Spring為什么要這么實現(xiàn)，可能效果會更好。
what？問題的本質(zhì)居然是two sum！
看完筆者剛才的代碼有沒有似曾相識？沒錯，和two sum的解題是類似的。不知道two sum是什么梗的，筆者和你介紹一下：two sum是刷題網(wǎng)站leetcode序號為1的題，也就是大多人的算法入門的第一題。常常被人調(diào)侃，有算法面的公司，被面試官欽定了，合的來。那就來一道two sum走走過場。
問題內(nèi)容是：給定一個數(shù)組，給定一個數(shù)字。返回數(shù)組中可以相加得到指定數(shù)字的兩個索引。比如：給定nums = [2, 7, 11, 15], target = 9 那么要返回 [0, 1]，因為2 + 7 = 9這道題的優(yōu)解是，一次遍歷+HashMap：
- class Solution {
- public int[] twoSum(int[] nums, int target) {
- Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
- for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
- int complement = target - nums[i];
- if (map.containsKey(complement)) {
- return new int[] { map.get(complement), i };
- }
- map.put(nums[i], i);
- }
- throw new IllegalArgumentException("No two sum solution");
- }
- }
先去Map中找需要的數(shù)字，沒有就將當(dāng)前的數(shù)字保存在Map中，如果找到需要的數(shù)字，則一起返回。
和筆者上面的代碼是不是一樣？
先去緩存里找Bean，沒有則實例化當(dāng)前的Bean放到Map，如果有需要依賴當(dāng)前Bean的，就能從Map取到。
結(jié)尾
如果你是上文筆者提到的“陷入閱讀源碼的泥潭”的讀者，上文應(yīng)該可以幫助到你。
可能還有盆友有疑問，為什么一道“two-sum”，Spring處理的如此復(fù)雜？
這個想想Spring支持多少功能就知道了，各種實例方式..各種注入方式..各種Bean的加載，校驗..各種callback，aop處理等等..
Spring可不只有依賴注入，同樣Java也不僅是Spring。如果我們陷入了某個“牛角尖”，不妨跳出來看看，可能會更佳清晰哦。
