关于Java Spring三级缓存和循环依赖的深入理解

目录

• 一、什么是循环依赖？什么是三级缓存？
• 二、三级缓存如何解决循环依赖？
• 三、使用二级缓存能不能解决循环依赖？

一、什么是循环依赖？什么是三级缓存？

【什么是循环依赖】什么是循环依赖很好理解，当我们代码中出现，形如BeanA类中依赖注入BeanB类，BeanB类依赖注入A类时，在IOC过程中creaBean实例化A之后，发现并不能直接initbeanA对象，需要注入B对象，发现对象池里还没有B对象。通过构建函数创建B对象的实例化。又因B对象需要注入A对象，发现对象池里还没有A对象，就会套娃。

【三级缓存】三级缓存实际上就是三个Map对象，从存放对象的顺序开始

三级缓存singletonFactories存放ObjectFactory，传入的是匿名内部类，ObjectFactory.getObject() 方法最终会调用getEarlyBeanReference()进行处理，返回创建bean实例化的lambda表达式。
二级缓存earlySingletonObjects存放bean，保存半成品bean实例，当对象需要被AOP切面代时，保存代理bean的实例beanProxy
一级缓存（单例池）singletonObjects存放完整的bean实例

/** Cache of singleton objects: bean name to bean instance. */
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);
/** Cache of early singleton objects: bean name to bean instance. */
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);
/** Cache of singleton factories: bean name to ObjectFactory. */
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);

二、三级缓存如何解决循环依赖？

【如何解决循环依赖】Spring解决循环依赖的核心思想在于提前曝光，首先创建实例化A，并在三级缓存singletonFactories中保存实例化A的lambda表达式以便获取A实例，当我没有循环依赖和AOP时，这个三级缓存singletonFactories是没用在后续用到的。
但是当我A对象需要注入B对象，发现缓存里还没有B对象，创建B对象并又上述所说添加进三级缓存singletonFactories，B对象需要注入A对象，这时从半成品缓存里取到半成品对象A，通过缓存的lambda表达式创建A实例对象，并放到二级缓存earlySingletonObjects中。
此时B对象可以注入A对象实例和初始化自己，之后将完成品B对象放入完成品缓存singletonObjects。但是当有aop时，B对象还没有把完成品B对象放入完成品缓存singletonObjects中，B对象初始化后需要进行代理对象的创建，此时需要从singletonFactories获取bean实例对象，进行createProxy创建代理类操作，这是会把proxy&B放入二级缓存earlySingletonObjects中。这时候才会把完整的B对象放入完成品一级缓存也叫单例池singletonObjects中，返回给A对象。
A对象继续注入其他属性和初始化，之后将完成品A对象放入完成品缓存。

三、使用二级缓存能不能解决循环依赖？

一定是不行，我们只保留二级缓存有两个可能性保留一二singletonObjects和earlySingletonObjects，或者一三singletonObjects和singletonFactories

【只保留一二singletonObjects和earlySingletonObjects】

流程可以这样走：实例化A ->将半成品的A放入earlySingletonObjects中 ->填充A的属性时发现取不到B->实例化B->将半成品的B放入earlySingletonObjects中->从earlySingletonObjects中取出A填充B的属性->将成品B放入singletonObjects,并从earlySingletonObjects中删除B->将B填充到A的属性中->将成品A放入singletonObjects并删除earlySingletonObjects。

这样的流程是线程安全的，不过如果A上加个切面（AOP），这种做法就没法满足需求了，因为earlySingletonObjects中存放的都是原始对象，而我们需要注入的其实是A的代理对象。

【只保留一三singletonObjects和singletonFactories】

流程是这样的：实例化A ->创建A的对象工厂并放入singletonFactories中 ->填充A的属性时发现取不到B->实例化B->创建B的对象工厂并放入singletonFactories中->从singletonFactories中获取A的对象工厂并获取A填充到B中->将成品B放入singletonObjects,并从singletonFactories中删除B的对象工厂->将B填充到A的属性中->将成品A放入singletonObjects并删除A的对象工厂。

同样，这样的流程也适用于普通的IOC已经有并发的场景，但如果A上加个切面（AOP）的话，这种情况也无法满足需求。

因为拿到ObjectFactory对象后，调用ObjectFactory.getObject()方法最终会调用getEarlyBeanReference()方法，getEarlyBeanReference这个方法每次从三级缓存中拿到singleFactory对象，执行getObject()方法又会产生新的代理对象

所有这里我们要借助二级缓存来解决这个问题，将执行了singleFactory.getObject()产生的对象放到二级缓存中去，后面去二级缓存中拿，没必要再执行一遍singletonFactory.getObject()方法再产生一个新的代理对象，保证始终只有一个代理对象。

getSingleton()、getEarlyBeanReference() 源码如下

	@Nullable
	protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
		Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName); // 先从一级缓存拿
		if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
			synchronized (this.singletonObjects) {
				singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName); // 拿二级缓存
				if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
                    // 拿三级缓存
					ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
					if (singletonFactory != null) {
                        // 最终会调用传入的匿名内部类getEarlyBeanReference()方法，这里面没调用一次会生成一个新的代理对象
						singletonObject = singletonFactory.getObject();
						this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
						this.singletonFactories.remove(beanName);
					}
				}
			}
		}
		return singletonObject;
	}

    protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {
		Object exposedObject = bean;
		if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
			for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
				if (bp instanceof SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) {
					SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
					exposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
				}
			}
		}
		return exposedObject;
	}

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