Spring 处理循环依赖只使用二级缓存，可以吗？

什么是循环依赖?

先说一下什么是循环依赖，Spring在初始化A的时候需要注入B，而初始化B的时候需要注入A，在Spring启动后这2个Bean都要被初始化完成。

Spring的循环依赖有4种场景：

构造器的循环依赖(singleton，prototype)
属性的循环依赖(singleton，prototype)

「spring目前只支持singleton类型的属性循环依赖」

构造器的循环依赖

@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));
}
}

运行ConstructorMain的main方法的时候会在第一行就报异常，说明Spring没办法初始化所有的Bean，即上面这种形式的循环依赖Spring无法解决。

「构造器的循环依赖，可以在构造函数中使用@Lazy注解延迟加载。在注入依赖时，先注入代理对象，当首次使用时再创建对象完成注入」

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

因为我们主要关注属性的循环依赖，构造器的循环依赖就不做过多分析了。

属性的循环依赖

先演示一下什么是属性的循环依赖。

@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容器正常启动，运行结果为true，想实现类似的功能并不难，我写个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);
}
// 实例化bean
Object object = beanClass.getDeclaredConstructor().newInstance();
singletonObjects.put(beanName, object);
// 开始初始化bean，即填充属性
Field[] fields = object.getClass().getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
field.setAccessible(true);
// 获取需要注入字段的class
Class<?> fieldClass = field.getType();
field.set(object, getBean(fieldClass));
}
return (T) object;
}
public static void main(String[] args) {
// 假装扫描出来的类
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));
}
}

「在开始后面的内容的时候，我们先明确2个概念」

实例化：调用构造函数将对象创建出来初始化：调用构造函数将对象创建出来后，给对象的属性也被赋值。

可以看到只用了一个map就实现了循环依赖的实现，但这种实现有个小缺陷，singletonObjects中的类有可能只是完成了实例化，并没有完成初始化。

而在spring中singletonObjects中的类都完成了初始化，因为我们取单例Bean的时候都是从singletonObjects中取的，不可能让我们获取到没有初始化完成的对象。

所以我们来写第二个实现，「用singletonObjects存初始化完成的对象，而用earlySingletonObjects暂存实例化完成的对象，等对象初始化完毕再将对象放入singletonObjects，并从earlySingletonObjects删除」。

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);
}
// 实例化bean
Object object = beanClass.getDeclaredConstructor().newInstance();
earlySingletonObjects.put(beanName, object);
// 开始初始化bean，即填充属性
Field[] fields = object.getClass().getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
field.setAccessible(true);
// 获取需要注入字段的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) {
// 假装扫描出来的类
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));
}
}

现在的实现和spring保持一致了，并且只用了2级缓存。spring为什么搞第三个缓存呢?「第三个缓存主要和代理对象相关」

我还是把上面的例子改进一下，改成用3级缓存的实现：

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();
}
// 实例化bean
Object object = beanClass.getDeclaredConstructor().newInstance();
singletonFactories.put(beanName, () -> {
Object proxy = createProxy(object);
singletonFactories.remove(beanName);
earlySingletonObjects.put(beanName, proxy);
return proxy;
});
// 开始初始化bean，即填充属性
Field[] fields = object.getClass().getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
field.setAccessible(true);
// 获取需要注入字段的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) {
// 因为这个方法有可能被执行2次，所以这里应该有个判断
// 如果之前提前进行过aop操作则直接返回，知道意思就行，不写了哈
// 需要aop的话则返回代理对象，否则返回传入的对象
return object;
}
public static void main(String[] args) {
// 假装扫描出来的类
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));
}
}

「为什么要包装一个ObjectFactory对象?」

如果创建的Bean有对应的aop代理，那其他对象注入时，注入的应该是对应的代理对象;「但是Spring无法提前知道这个对象是不是有循环依赖的情况」，而正常情况下(没有循环依赖情况)，Spring都是在对象初始化后才创建对应的代理。这时候Spring有两个选择：

不管有没有循环依赖，实例化后就直接创建好代理对象，并将代理对象放入缓存，出现循环依赖时，其他对象直接就可以取到代理对象并注入(只需要2级缓存，singletonObjects和earlySingletonObjects即可)
「不提前创建好代理对象，在出现循环依赖被其他对象注入时，才提前生成代理对象(此时只完成了实例化)。这样在没有循环依赖的情况下，Bean还是在初始化完成才生成代理对象」(需要3级缓存)
「所以到现在为止你知道3级缓存的作用了把，主要是为了正常情况下，代理对象能在初始化完成后生成，而不用提前生成」

缓存	说明
singletonObjects	第一级缓存，存放初始化完成的Bean
earlySingletonObjects	第二级缓存，存放实例化完成的Bean，有可能被进行了代理
singletonFactories	延迟生成代理对象