Spring循环依赖三级缓存是否可以减少为二级缓存？|spring|bean|object|init

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　　- 前言 -

　　提问：

　　我们都知道Spring通过三级缓存来解决循环依赖的问题，那么是不是必须是三级缓存？二级缓存不能解决吗？

　　要分析是否能够去掉其中一级缓存，我们需要先过一遍Spring是如何通过三级缓存来解决循环依赖的。

　　- 循环依赖 -

　　所谓的循环依赖，就是两个或者两个以上的bean互相依赖对方，最终形成闭环。

　　比如“A对象依赖B对象，而B对象也依赖A对象”，或者“A对象依赖B对象，B对象依赖C对象，C对象依赖A对象”；类似以下代码：

　　public class A { private B b;

　　public class B { private A a; }

　　常规情况下，会出现以下情况：

　　1、通过构建函数创建A对象（A对象是半成品，还没注入属性和调用init方法）。

　　2、A对象需要注入B对象，发现对象池（缓存）里还没有B对象（对象在创建并且注入属性和初始化完成之后，会放入对象缓存里）。

　　3、通过构建函数创建B对象（B对象是半成品，还没注入属性和调用init方法）。

　　4、B对象需要注入A对象，发现对象池里还没有A对象。

　　5、创建A对象，循环以上步骤。

　　- 三级缓存 -

　　Spring解决循环依赖的核心思想在于提前曝光：

　　1、通过构建函数创建A对象（A对象是半成品，还没注入属性和调用init方法）。

　　2、A对象需要注入B对象，发现缓存里还没有B对象，将半成品对象A放入半成品缓存。

　　3、通过构建函数创建B对象（B对象是半成品，还没注入属性和调用init方法）。

　　4、B对象需要注入A对象，从半成品缓存里取到半成品对象A。

　　5、B对象继续注入其他属性和初始化，之后将完成品B对象放入完成品缓存。

　　6、A对象继续注入属性，从完成品缓存中取到完成品B对象并注入。

　　7、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。

　　其中缓存有三级：

　　/** Cache of singleton objects: bean name to bean instance. */ private final Map singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);

　　/** Cache of early singleton objects: bean name to bean instance. */ private final Map earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);

　　/** Cache of singleton factories: bean name to ObjectFactory. */ private final Map> singletonFactories = new HashMap<>(16);

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　　要了解原理，最好的方法就是阅读源码，从创建Bean的方法AbstractAutowireCapableBeanFactor.doCreateBean入手。

　　一. 在构造Bean对象之后，将对象提前曝光到缓存中，这时候曝光的对象仅仅是构造完成，还没注入属性和初始化。

　　二. 提前曝光的对象被放入Map> singletonFactories缓存中，这里并不是直接将Bean放入缓存，而是包装成ObjectFactory对象再放入。

　　public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry { protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory singletonFactory) { Assert.notNull(singletonFactory, "Singleton factory must not be null"); synchronized (this.singletonObjects) { // 一级缓存 if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) { // 三级缓存 this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory); // 二级缓存 this.earlySingletonObjects.remove(beanName); this.registeredSingletons.add(beanName); } } } } public interface ObjectFactory { T getObject() throws BeansException; }左右滑动查看完整代码

　　三. 为什么要包装一层ObjectFactory对象？

　　如果创建的Bean有对应的代理，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都是在创建好完成品Bean之后才创建对应的代理。这时候Spring有两个选择：

　　1、不管有没有循环依赖，都提前创建好代理对象，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。

　　2、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，才实时生成代理对象。这样在没有循环依赖的情况下，Bean就可以按照Spring设计原则的步骤来创建。

　　Spring选择了第二种方式，那怎么做到提前曝光对象而又不生成代理呢？

　　
Spring就是在对象外面包一层ObjectFactory，提前曝光的是ObjectFactory对象，在被注入时才在ObjectFactory.getObject方式内实时生成代理对象，并将生成好的代理对象放入到第二级缓存Map earlySingletonObjects。
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));：

　　public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory implements AutowireCapableBeanFactory {

　　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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　　为了防止对象在后面的初始化（init）时重复代理，在创建代理时，earlyProxyReferences缓存会记录已代理的对象。

　　public abstract class AbstractAutoProxyCreator extends ProxyProcessorSupport implements SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor, BeanFactoryAware { private final Map earlyProxyReferences = new ConcurrentHashMap<>(16);

　　@Override public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) { Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName); this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean); return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey); } }左右滑动查看完整代码

　　四. 注入属性和初始化

　　提前曝光之后：

　　1、通过populateBean方法注入属性，在注入其他Bean对象时，会先去缓存里取，如果缓存没有，就创建该对象并注入。

　　2、通过initializeBean方法初始化对象，包含创建代理。

　　public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory implements AutowireCapableBeanFactory { protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args) throws BeanCreationException { …… // Initialize the bean instance. Object exposedObject = bean; try { populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper); exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd); } catch (Throwable ex) { if (ex instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException) ex).getBeanName())) { throw (BeanCreationException) ex; } else { throw new BeanCreationException( mbd.getResourceDescription(), beanName, "Initialization of bean failed", ex); } } …… } } // 获取要注入的对象 public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry { protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) { // 一级缓存 Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName); if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) { synchronized (this.singletonObjects) { // 二级缓存 singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName); if (singletonObject == null && allowEarlyReference) { // 三级缓存 ObjectFactory singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName); if (singletonFactory != null) { singletonObject = singletonFactory.getObject(); this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject); this.singletonFactories.remove(beanName); } } } } return singletonObject; } }左右滑动查看完整代码

　　五. 放入已完成创建的单例缓存

　　在经历了以下步骤之后，最终通过addSingleton方法将最终生成的可用的Bean放入到单例缓存里。

　　1、

　　AbstractBeanFactory.doGetBean ->

　　2、

　　DefaultSingletonBeanRegistry.getSingleton ->

　　3、

　　AbstractAutowireCapableBeanFactory.createBean ->

　　4、

　　AbstractAutowireCapableBeanFactory.doCreateBean ->

　　5、

　　DefaultSingletonBeanRegistry.addSingleton

　　
public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {

　　/** Cache of singleton objects: bean name to bean instance. */ private final Map singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);

　　/** Cache of singleton factories: bean name to ObjectFactory. */ private final Map> singletonFactories = new HashMap<>(16);

　　/** Cache of early singleton objects: bean name to bean instance. */ private final Map earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);

　　protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) { synchronized (this.singletonObjects) { this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject); this.singletonFactories.remove(beanName); this.earlySingletonObjects.remove(beanName); this.registeredSingletons.add(beanName); } } }

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　　- 二级缓存 -

　　上面第三步《为什么要包装一层ObjectFactory对象？》里讲到有两种选择：

　　1、不管有没有循环依赖，都提前创建好代理对象，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。

　　Sping选择了第二种，如果是第一种，就会有以下不同的处理逻辑：

　　1、在提前曝光半成品时，直接执行getEarlyBeanReference创建到代理，并放入到缓存earlySingletonObjects中。

　　2、有了上一步，那就不需要通过ObjectFactory来延迟执行getEarlyBeanReference，也就不需要singletonFactories这一级缓存。

　　这种处理方式可行吗？

　　
这里做个试验，对AbstractAutowireCapableBeanFactory做个小改造，在放入三级缓存之后立刻取出并放入二级缓存，这样三级缓存的作用就完全被忽略掉，就相当于只有二级缓存。

　　测试结果是可以的，并且从源码上分析可以得出两种方式性能是一样的，并不会影响到Sping启动速度。

　　那为什么Sping不选择二级缓存方式，而是要额外加一层缓存？

　　
如果要使用二级缓存解决循环依赖，意味着Bean在构造完后就创建代理对象，这样违背了Spring设计原则。

　　Spring结合AOP跟Bean的生命周期，是在Bean创建完全之后通过AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator这个后置处理器来完成的，在这个后置处理的postProcessAfterInitialization方法中对初始化后的Bean完成AOP代理。

　　如果出现了循环依赖，那没有办法，只有给Bean先创建代理，但是没有出现循环依赖的情况下，设计之初就是让Bean在生命周期的最后一步完成代理而不是在实例化后就立马完成代理。

　　转自：思否segmentfault

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