什么是循環依賴?

先說一下什么是循環依賴，Spring在初始化A的時候需要注入B，而初始化B的時候需要注入A，在Spring啟動后這2個Bean都要被初始化完成。

Spring的循環依賴有4種場景：

• 構造器的循環依賴(singleton，prototype)
• 屬性的循環依賴(singleton，prototype)

「spring目前只支持singleton類型的屬性循環依賴」

構造器的循環依賴

@Component 
public class ConstructorA { 
 
 private ConstructorB constructorB; 
 
 @Autowired 
 public ConstructorA(ConstructorB constructorB) { 
  this.constructorB = constructorB; 
 } 
} 

@Component 
public class ConstructorB { 
 
 private ConstructorA constructorA; 
 
 @Autowired 
 public ConstructorB(ConstructorA constructorA) { 
  this.constructorA = constructorA; 
 } 
} 

@Configuration 
@ComponentScan("com.javashitang.dependency.constructor") 
public class ConstructorConfig { 
} 

public class ConstructorMain { 
 
 public static void main(String[] args) { 
  AnnotationConfigApplicationContext context = 
    new AnnotationConfigApplicationContext(ConstructorConfig.class); 
  System.out.println(context.getBean(ConstructorA.class)); 
  System.out.println(context.getBean(ConstructorB.class)); 
 } 
} 

運行ConstructorMain的main方法的時候會在第一行就報異常，說明Spring沒辦法初始化所有的Bean，即上面這種形式的循環依賴Spring無法解決。

「構造器的循環依賴，可以在構造函數中使用@Lazy注解延遲加載。在注入依賴時，先注入代理對象，當首次使用時再創建對象完成注入」

@Autowired 
public ConstructorB(@Lazy ConstructorA constructorA) { 
 this.constructorA = constructorA; 
} 

因為我們主要關注屬性的循環依賴，構造器的循環依賴就不做過多分析了。

屬性的循環依賴

先演示一下什么是屬性的循環依賴。

@Data 
@Component 
public class A { 
 
    @Autowired 
    private B b; 
} 

@Data 
@Component 
public class B { 
 
    @Autowired 
    private A a; 
} 

@Configuration 
@EnableAspectJAutoProxy 
@ComponentScan("com.javashitang.dependency") 
public class Config { 
} 

public class Main { 
 
    public static void main(String[] args) { 
        AnnotationConfigApplicationContext context = 
                new AnnotationConfigApplicationContext(Config.class); 
        System.out.println(context.getBean(A.class).getB() == context.getBean(B.class)); 
        System.out.println(context.getBean(B.class).getA() == context.getBean(A.class)); 
    } 
} 

Spring容器正常啟動，運行結果為true，想實現類似的功能并不難，我寫個demo演示一下。

public class DependencyDemoV1 { 
 
    private static final Map<String, Object> singletonObjects = 
            new HashMap<>(256); 
 
    @SneakyThrows 
    public static <T> T getBean(Class<T> beanClass) { 
        String beanName = beanClass.getSimpleName(); 
        if (singletonObjects.containsKey(beanName)) { 
            return (T) singletonObjects.get(beanName); 
        } 
        // 實例化bean 
        Object object = beanClass.getDeclaredConstructor().newInstance(); 
        singletonObjects.put(beanName, object); 
        // 開始初始化bean，即填充屬性 
        Field[] fields = object.getClass().getDeclaredFields(); 
        for (Field field : fields) { 
            field.setAccessible(true); 
            // 獲取需要注入字段的class 
            Class<?> fieldClass = field.getType(); 
            field.set(object, getBean(fieldClass)); 
        } 
        return (T) object; 
    } 
 
    public static void main(String[] args) { 
        // 假裝掃描出來的類 
        Class[] classes = {A.class, B.class}; 
        for (Class aClass : classes) { 
            getBean(aClass); 
        } 
        System.out.println(getBean(A.class).getB() == getBean(B.class)); 
        System.out.println(getBean(B.class).getA() == getBean(A.class)); 
    } 
 
} 

「在開始后面的內容的時候，我們先明確2個概念」

實例化：調用構造函數將對象創建出來 初始化：調用構造函數將對象創建出來后，給對象的屬性也被賦值。

可以看到只用了一個map就實現了循環依賴的實現，但這種實現有個小缺陷，singletonObjects中的類有可能只是完成了實例化，并沒有完成初始化。

而在spring中singletonObjects中的類都完成了初始化，因為我們取單例Bean的時候都是從singletonObjects中取的，不可能讓我們獲取到沒有初始化完成的對象。

所以我們來寫第二個實現，「用singletonObjects存初始化完成的對象，而用earlySingletonObjects暫存實例化完成的對象，等對象初始化完畢再將對象放入singletonObjects，并從earlySingletonObjects刪除」。

public class DependencyDemoV2 { 
 
    private static final Map<String, Object> singletonObjects = 
            new HashMap<>(256); 
 
    private static final Map<String, Object> earlySingletonObjects = 
            new HashMap<>(256); 
 
    @SneakyThrows 
    public static <T> T getBean(Class<T> beanClass) { 
        String beanName = beanClass.getSimpleName(); 
        if (singletonObjects.containsKey(beanName)) { 
            return (T) singletonObjects.get(beanName); 
        } 
        if (earlySingletonObjects.containsKey(beanName)) { 
            return (T) earlySingletonObjects.get(beanName); 
        } 
        // 實例化bean 
        Object object = beanClass.getDeclaredConstructor().newInstance(); 
        earlySingletonObjects.put(beanName, object); 
        // 開始初始化bean，即填充屬性 
        Field[] fields = object.getClass().getDeclaredFields(); 
        for (Field field : fields) { 
            field.setAccessible(true); 
            // 獲取需要注入字段的class 
            Class<?> fieldClass = field.getType(); 
            field.set(object, getBean(fieldClass)); 
        } 
        singletonObjects.put(beanName, object); 
        earlySingletonObjects.remove(beanName); 
        return (T) object; 
    } 
 
    public static void main(String[] args) { 
        // 假裝掃描出來的類 
        Class[] classes = {A.class, B.class}; 
        for (Class aClass : classes) { 
            getBean(aClass); 
        } 
        System.out.println(getBean(A.class).getB() == getBean(B.class)); 
        System.out.println(getBean(B.class).getA() == getBean(A.class)); 
    } 
 
} 

現在的實現和spring保持一致了，并且只用了2級緩存。spring為什么搞第三個緩存呢?「第三個緩存主要和代理對象相關」

我還是把上面的例子改進一下，改成用3級緩存的實現：

public interface ObjectFactory<T> { 
    T getObject(); 
} 

public class DependencyDemoV3 { 
 
    private static final Map<String, Object> singletonObjects = 
            new HashMap<>(256); 
 
    private static final Map<String, Object> earlySingletonObjects = 
            new HashMap<>(256); 
 
    private static final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = 
            new HashMap<>(256); 
 
    @SneakyThrows 
    public static <T> T getBean(Class<T> beanClass) { 
        String beanName = beanClass.getSimpleName(); 
        if (singletonObjects.containsKey(beanName)) { 
            return (T) singletonObjects.get(beanName); 
        } 
        if (earlySingletonObjects.containsKey(beanName)) { 
            return (T) earlySingletonObjects.get(beanName); 
        } 
        ObjectFactory<?> singletonFactory = singletonFactories.get(beanName); 
        if (singletonFactory != null) { 
            return (T) singletonFactory.getObject(); 
        } 
        // 實例化bean 
        Object object = beanClass.getDeclaredConstructor().newInstance(); 
        singletonFactories.put(beanName, () -> { 
            Object proxy = createProxy(object); 
            singletonFactories.remove(beanName); 
            earlySingletonObjects.put(beanName, proxy); 
            return proxy; 
        }); 
        // 開始初始化bean，即填充屬性 
        Field[] fields = object.getClass().getDeclaredFields(); 
        for (Field field : fields) { 
            field.setAccessible(true); 
            // 獲取需要注入字段的class 
            Class<?> fieldClass = field.getType(); 
            field.set(object, getBean(fieldClass)); 
        } 
        createProxy(object); 
        singletonObjects.put(beanName, object); 
        singletonFactories.remove(beanName); 
        earlySingletonObjects.remove(beanName); 
        return (T) object; 
    } 
 
    public static Object createProxy(Object object) { 
        // 因為這個方法有可能被執行2次，所以這里應該有個判斷 
        // 如果之前提前進行過aop操作則直接返回，知道意思就行，不寫了哈 
        // 需要aop的話則返回代理對象，否則返回傳入的對象 
        return object; 
    } 
 
    public static void main(String[] args) { 
        // 假裝掃描出來的類 
        Class[] classes = {A.class, B.class}; 
        for (Class aClass : classes) { 
            getBean(aClass); 
        } 
        System.out.println(getBean(A.class).getB() == getBean(B.class)); 
        System.out.println(getBean(B.class).getA() == getBean(A.class)); 
    } 
 
} 

「為什么要包裝一個ObjectFactory對象?」

如果創建的Bean有對應的aop代理，那其他對象注入時，注入的應該是對應的代理對象;「但是Spring無法提前知道這個對象是不是有循環依賴的情況」，而正常情況下(沒有循環依賴情況)，Spring都是在對象初始化后才創建對應的代理。這時候Spring有兩個選擇：

• 不管有沒有循環依賴，實例化后就直接創建好代理對象，并將代理對象放入緩存，出現循環依賴時，其他對象直接就可以取到代理對象并注入(只需要2級緩存，singletonObjects和earlySingletonObjects即可)
• 「不提前創建好代理對象，在出現循環依賴被其他對象注入時，才提前生成代理對象(此時只完成了實例化)。這樣在沒有循環依賴的情況下，Bean還是在初始化完成才生成代理對象」(需要3級緩存)
• 「所以到現在為止你知道3級緩存的作用了把，主要是為了正常情況下，代理對象能在初始化完成后生成，而不用提前生成」

源碼解析

獲取Bean的時候先嘗試從3級緩存中獲取，和我們上面的Demo差不多哈！

DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton

當從緩存中獲取不到時，會進行創建 AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean(刪除了部分代碼哈)

發生循環依賴時，會從工廠里獲取代理對象哈！

當開啟aop代理時，SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor的一個實現類有AbstractAutoProxyCreator

AbstractAutoProxyCreator#getEarlyBeanReference

getEarlyBeanReference方法提前進行代理，為了防止后面再次進行代理，需要用earlyProxyReferences記錄一下，這個Bean已經被代理過了，不用再代理了。

AbstractAutoProxyCreator#postProcessAfterInitialization

這個方法是進行aop代理的地方，因為有可能提前代理了，所以先根據earlyProxyReferences判斷一下，是否提前代理了，提前代理過就不用代理了。

當bean初始化完畢，會放入一級緩存，并從二三級緩存刪除。

DefaultSingletonBeanRegistry#addSingleton

發生循環依賴時，整體的執行流程如下：

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