1. 循環依賴

什么是依賴注入?假設有兩個類A和B，A在實例化的時候需要B的實例，而B在實例化時又需要A的實例，在類的實例化過程就陷入死循環。這也就是傳統邏輯上的，“到底是先有雞，還是先有蛋”的問題?

下面舉一個例子,定義了兩個類Type和Org：

// Org.java
@Data
@Component
public class Org {
    private final Role role;

    public Org(Role role) {
        this.role = role;
    }
}
// Role.java
@Data
@Component
public class Role {
    private final Org org;
    public Role(Org org) {
        this.org = org;
    }
}

這是spring中典型的構造器注入方式，其實也代表了普通非spring bean之間，相互依賴時的實例化過程，但結果在運行的時候直接報循環依賴的錯誤：

***************************
APPLICATION FAILED TO START
***************************
Description:
The dependencies of some of the beans in the application context form a cycle:
   demoController (field private pers.kerry.exercise.springexercise.pojo.Org pers.kerry.exercise.springexercise.controller.DemoController.org)
┌─────┐
|  org defined in file [/Users/kerry/code/idea/spring-exercise/target/classes/pers/kerry/exercise/springexercise/pojo/Org.class]
↑     ↓
|  role defined in file [/Users/kerry/code/idea/spring-exercise/target/classes/pers/kerry/exercise/springexercise/pojo/Role.class]
└─────┘

而如果我們改一下代碼，把構造器注入方式改成基于屬性的注入(@Autowired、@Resouce)，奇怪的是不報錯了，而且相互依賴的兩個bean 都實例化成功了。說明spring框架有解決循環依賴的問題，我們了解spring解決循環依賴的過程，其實有助于進一步了解spring 中 bean的活動過程。

2. 三級緩存

我們在之前介紹Bean的生命周期時說過，spring 中 bean的實例化過程，并非只是調用構造方法。除去spring框架本身提供的一些鉤子或擴展方法，簡單分成下面三個核心方法：

Spring在創建Bean的過程中分為三步

實例化，對應方法：AbstractAutowireCapableBeanFactory中的createBeanInstance方法，簡單理解就是new了一個對象。

屬性注入，對應方法：AbstractAutowireCapableBeanFactory的populateBean方法，為實例化中new出來的對象填充屬性和注入依賴。

初始化，對應方法：AbstractAutowireCapableBeanFactory的initializeBean，執行aware接口中的方法，初始化方法，完成AOP代理。

從單例Bean的初始化來看，主要可能發生循環依賴的環節就在第二步populate。值得注意的是，基于構造方法注入的方式，其實是將第一步和第二步同時進行，因此馬上就拋出錯誤。而spring通過基于屬性注入的方式，是否有其他特殊的處理呢，我們這時候就要提到spring的三級緩存：

private final Map singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);

private final Map earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);

private final Map> singletonFactories = new HashMap<>(16);

3. 核心方法：getSingleton

我們在獲取bean實例的時候，其實是先從三級緩存中獲取，getBean 方法的邏輯如下：

Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
public Object getSingleton(String beanName) {
    return getSingleton(beanName, true);
}
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
    // 查詢緩存中是否有創建好的單例
    Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
    // 如果緩存不存在，判斷是否正在創建中
    if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
        // 加鎖防止并發
        synchronized (this.singletonObjects) {
            // 從earlySingletonObjects中查詢是否有early緩存
            singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
            // early緩存也不存在，且允許early引用
            if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
                // 從單例工廠Map里查詢beanName
                ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
                if (singletonFactory != null) {
                    // singletonFactory存在，則調用getObject方法拿到單例對象
                    singletonObject = singletonFactory.getObject();
                    // 將單例對象添加到early緩存中
                    this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
                    // 移除單例工廠中對應的singletonFactory
                    this.singletonFactories.remove(beanName);
                }
            }
        }
    }
    return (singletonObject != NULL_OBJECT ? singletonObject : null);
}

只針對單例的bean，多例的后面討論

默認的singletonObjects緩存不存在要get的beanName時，判斷beanName是否正在創建中

從early緩存earlySingletonObjects中再查詢，early緩存是用來緩存已實例化但未組裝完成的bean

如果early緩存也不存在，從singletonFactories中查找是否有beanName對應的ObjectFactory對象工廠

如果對象工廠存在，則調用getObject方法拿到bean對象

將bean對象加入early緩存，并移除singletonFactories的對象工廠

這是 getBean的邏輯，三級緩存中一級一級地找匹配的Bean，直到最后一級緩存，通過匹配beanName 的 ObjectFactory 來獲取Bean。那么singletonFactories何時放入了可以通過getObject獲得bean對象的ObjectFactory呢?

4. 核心方法：doCreateBean

Bean的實例化，實際執行的源碼是AbstractAutowireCapableBeanFactory類的doCreateBean方法：

 protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) throws BeanCreationException {
        // 1、創建一個對bean原始對象的包裝對象-BeanWrapper，執行createBeanInstance，即構造方法或工廠方法，給BeanWrapper賦值
        BeanWrapper instanceWrapper = null;
        if (mbd.isSingleton()) {
            instanceWrapper = (BeanWrapper)this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
        }
        if (instanceWrapper == null) {
            instanceWrapper = this.createBeanInstance(beanName, mbd, args);
        }
        Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
        Class<?> beanType = instanceWrapper.getWrappedClass();
        if (beanType != NullBean.class) {
            mbd.resolvedTargetType = beanType;
        }
        // 2、允許其他修改beanDefinition，如使用Annotation增強Bean定義等，這通過類MergedBeanDefinitionPostProcessor來完成
        synchronized(mbd.postProcessingLock) {
            if (!mbd.postProcessed) {
                try {
                    this.applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);
                } catch (Throwable var17) {
                    throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Post-processing of merged bean definition failed", var17);
                }

                mbd.postProcessed = true;
            }
        }
        // 3、將當前bean 的 ObjetFactory放入singletonFactories中， 
        boolean earlySingletonExposure = mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences && this.isSingletonCurrentlyInCreation(beanName);
        if (earlySingletonExposure) {
            if (this.logger.isTraceEnabled()) {
                this.logger.trace("Eagerly caching bean '" + beanName + "' to allow for resolving potential circular references");
            }
            this.addSingletonFactory(beanName, () -> {
                return this.getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);
            });
        }
        Object exposedObject = bean;
        // 4、執行 populateBean，設置屬性值
        // 5、執行 initializeBean，調用 Bean的初始化方法
        try {
            this.populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
            exposedObject = this.initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
        } catch (Throwable var18) {
            if (var18 instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException)var18).getBeanName())) {
                throw (BeanCreationException)var18;
            }

            throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Initialization of bean failed", var18);
        }
        // 6、再次處理循環依賴問題
        if (earlySingletonExposure) {
            Object earlySingletonReference = this.getSingleton(beanName, false);
            if (earlySingletonReference != null) {
                if (exposedObject == bean) {
                    exposedObject = earlySingletonReference;
                } else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && this.hasDependentBean(beanName)) {
                    String[] dependentBeans = this.getDependentBeans(beanName);
                    Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet(dependentBeans.length);
                    String[] var12 = dependentBeans;
                    int var13 = dependentBeans.length;
                    for(int var14 = 0; var14 < var13; ++var14) {
                        String dependentBean = var12[var14];
                        if (!this.removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {
                            actualDependentBeans.add(dependentBean);
                        }
                    }

                    if (!actualDependentBeans.isEmpty()) {
                        throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName, "Bean with name '" + beanName + "' has been injected into other beans [" + StringUtils.collectionToCommaDelimitedString(actualDependentBeans) + "] in its raw version as part of a circular reference, but has eventually been wrapped. This means that said other beans do not use the final version of the bean. This is often the result of over-eager type matching - consider using 'getBeanNamesForType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.");
                    }
                }
            }
        }
        // 7、注冊bean的銷毀回調方法，在beanFactory中注冊銷毀通知，以便在容器銷毀時，能夠做一些后續處理工作
        try {
            this.registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
            return exposedObject;
        } catch (BeanDefinitionValidationException var16) {
            throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Invalid destruction signature", var16);
        }
    }

BeanWrapper

BeanWrapper接口，作為spring內部的一個核心接口，正如其名，它是bean的包裹類，即在內部中將會保存該bean的實例，提供其它一些擴展功能。同時，BeanWrapper接口還繼承了PropertyAccessor, propertyEditorRegistry, TypeConverter、ConfigurablePropertyAccessor接口，所以它還提供了訪問bean的屬性值、屬性編輯器注冊、類型轉換等功能。

我們回顧一下bean的實例化過程：

ResourceLoader加載配置信息

BeanDefinitionReader讀取并解析標簽，并將標簽的屬性轉換為BeanDefinition對應的屬性，并注冊到BeanDefinitionRegistry注冊表中。

容器掃描BeanDefinitionRegistry注冊表，通過反射機制獲取BeanFactoryPostProcessor類型的工廠后處理器，并用這個工廠后處理器對BeanDefinition進行加工。

根據處理過的BeanDefinition，實例化bean。然后BeanWrapper結合BeanDefinitionRegistry和PropertyEditorRegistry對Bean的屬性賦值。

以上就是動力節點小編介紹的"Spring的三級緩存和循環依賴"，希望對大家有幫助，如有疑問，請在線咨詢，有專業老師隨時為您服務。