Spring源码剖析之循环依赖及解决方案
注释：
首先，咱们须要明确什么是循环依赖？简略来说就是A对象创立过程中须要依赖B对象，而B对象创立过程中同样也须要A对象，所以A创立时须要先去把B创立进去，但B创立时又要先把A创立进去...死循环有木有...
那么在Spring中，有多少种循环依赖的状况呢？大部分人只晓得两个一般的Bean之间的循环依赖，而Spring中其实存在三种对象（一般Bean，工厂Bean，代理对象），他们之间都会存在循环依赖，这里我给列举进去，大抵别离以下几种：
- 一般Bean与一般Bean之间
- 一般Bean与代理对象之间
- 代理对象与代理对象之间
- 一般Bean与工厂Bean之间
- 工厂Bean与工厂Bean之间
- 工厂Bean与代理对象之间
那么，在Spring中是如何解决这个问题的呢？
1. 一般Bean与一般Bean
首先，咱们先构想一下，如果让咱们本人来编码，咱们会如何解决这个问题？
栗子
当初咱们有两个相互依赖的对象A和B
public class NormalBeanA { private NormalBeanB normalBeanB; public void setNormalBeanB(NormalBeanB normalBeanB) { this.normalBeanB = normalBeanB; }}public class NormalBeanB { private NormalBeanA normalBeanA; public void setNormalBeanA(NormalBeanA normalBeanA) { this.normalBeanA = normalBeanA; }}而后咱们想要让他们彼此都含有对象
public class Main { public static void main(String[] args) { // 先创立A对象 NormalBeanA normalBeanA = new NormalBeanA(); // 创立B对象 NormalBeanB normalBeanB = new NormalBeanB(); // 将A对象的援用赋给B normalBeanB.setNormalBeanA(normalBeanA); // 再将B赋给A normalBeanA.setNormalBeanB(normalBeanB); }}发现了吗？咱们并没有先创立一个残缺的A对象，而是先创立了一个空壳对象（Spring中称为晚期对象），将这个晚期对象A先赋给了B，使得失去了一个残缺的B对象，再将这个残缺的B对象赋给A，从而解决了这个循环依赖问题，so easy!
那么Spring中是不是也这样做的呢？咱们就来看看吧～
Spring中的解决方案
因为上一篇曾经剖析过Bean的创立过程了，其中的某些局部就不再细讲了
先来到创立Bean的办法
AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean
假如此时在创立A
protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args){ // beanName -> A // 实例化A BeanWrapper instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args); // 是否容许裸露晚期对象 boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)); if (earlySingletonExposure) { // 将获取晚期对象的回调办法放到三级缓存中 addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean)); }}addSingletonFactory
protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) { synchronized (this.singletonObjects) { // 单例缓存池中没有该Bean if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) { // 将回调函数放入三级缓存 this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory); this.earlySingletonObjects.remove(beanName); this.registeredSingletons.add(beanName); } } }ObjectFactory是一个函数式接口
在这里，咱们发现在创立Bean时，Spring不管三七二十一，间接将一个获取晚期对象的回调办法放进了一个三级缓存中，咱们再来看一下回调办法的逻辑
getEarlyBeanReference
protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) { Object exposedObject = bean; // 调用BeanPostProcessor对晚期对象进行解决，在Spring的内置处理器中，并无相干的解决逻辑 // 如果开启了AOP，将引入一个AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator,此时将可能对Bean进行动静代理 if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) { for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) { if (bp instanceof SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) { SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) bp; exposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName); } } } return exposedObject;}在这里，如果没有开启AOP，或者该对象不须要动静代理，会间接返回原对象
此时，曾经将A的晚期对象缓存起来了，接下来在填充属性时会产生什么呢？
置信大家也应该想到了，A对象填充属性时必然发现依赖了B对象，此时就将转头创立B，在创立B时同样会经验以上步骤，此时就该B对象填充属性了，这时，又将要转头创立A，那么，当初会有什么不一样的中央呢？咱们看看getBean的逻辑吧
doGetBean
protected <T> T doGetBean( String name, @Nullable Class<T> requiredType, @Nullable Object[] args, boolean typeCheckOnly){ // 此时beanName为A String beanName = transformedBeanName(name); // 尝试从三级缓存中获取bean,这里很要害 Object sharedInstance = getSingleton(beanName);}protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) { // 从单例缓存池中获取，此时依然是取不到的 Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName); // 获取不到，判断bean是否正在创立，没错，此时A的确正在创立 if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) { // 因为当初依然是在同一个线程，基于同步锁的可重入性，此时不会阻塞 synchronized (this.singletonObjects) { // 从晚期对象缓存池中获取，这里是没有的 singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName); if (singletonObject == null && allowEarlyReference) { // 从三级缓存中获取回调函数，此时就获取到了咱们在创立A时放入的回调函数 ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName); if (singletonFactory != null) { // 调用回调办法获取晚期bean，因为咱们当初探讨的是一般对象，所以返回原对象 singletonObject = singletonFactory.getObject(); // 将晚期对象放到二级缓存，移除三级缓存 this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject); this.singletonFactories.remove(beanName); } } } } // 返回晚期对象A return singletonObject;}震惊！此时咱们就拿到了A的晚期对象进行返回，所以B得以被填充属性，B创立结束后，又将返回到A填充属性的过程，A也得以被填充属性，A也创立结束，这时，A和B都创立好了，循环依赖问题得以开场～
一般Bean和一般Bean之间的问题就到这里了，不晓得小伙伴们有没有晕呢～
2. 一般Bean和代理对象
一般Bean和代理对象之间的循环依赖与两个一般Bean的循环依赖其实大致相同，只不过是多了一次动静代理的过程，咱们假如A对象是须要代理的对象，B对象依然是一个一般对象，而后，咱们开始创立A对象。
刚开始创立A的过程与下面的例子是截然不同的，紧接着天然是须要创立B，而后B依赖了A，于是又倒回去创立A，此时，再次走到去缓存池获取的过程。
// 从三级缓存中获取回调函数ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);if (singletonFactory != null) { // 调用回调办法获取晚期bean，此时返回的是一个A的代理对象 singletonObject = singletonFactory.getObject(); // 将晚期对象放到二级缓存，移除三级缓存 this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject); this.singletonFactories.remove(beanName);}这时就不太一样了，在singletonFactory.getObject()时，因为此时A是须要代理的对象，在调用回调函数时，就会触发动静代理的过程
AbstractAutoProxyCreator#getEarlyBeanReference
public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) { // 生成一个缓存Key Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName); // 放入缓存中，用于在初始化后调用该后置处理器时判断是否进行动静代理过 this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean); // 将对象进行动静代理 return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);}此时，B在创立时填充的属性就是A的代理对象了，B创立结束，返回到A的创立过程，但此时的A依然是一个一般对象，可B援用的A曾经是个代理对象了，不晓得小伙伴看到这里有没有蛊惑呢？
不急，让咱们持续往下走，填充完属性天然是须要初始化的，在初始化后，会调用一次后置处理器，咱们看看会不会有答案吧
初始化
protected Object initializeBean(String beanName, Object bean, @Nullable RootBeanDefinition mbd) { //...省略后面的步骤... // 调用初始化办法 invokeInitMethods(beanName, wrappedBean, mbd); // 解决初始化后的bean wrappedBean = applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(wrappedBean, beanName);}在解决初始化后的bean，又会调用动静代理的后置处理器了
public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) { if (bean != null) { Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName); // 判断缓存中是否有该对象，有则阐明该对象已被动静代理，跳过 if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) { return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey); } } return bean;}不晓得小伙伴发现没有，earlyProxyReferences这个缓存可不就是咱们在填充B的属性，进而从缓存中获取A时放进去的吗？不信您往上翻到getEarlyBeanReference的步骤看看～
所以，此时并未进行任何解决，仍旧返回了咱们的原对象A，看来这里并没有咱们要的答案，那就持续吧～
// 是否容许裸露晚期对象if (earlySingletonExposure) { // 从缓存池中获取晚期对象 Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false); if (earlySingletonReference != null) { // bean为初始化前的对象，exposedObject为初始化后的对象 // 判断两对象是否相等，基于下面的剖析，这两者是相等的 if (exposedObject == bean) { // 将晚期对象赋给exposedObject exposedObject = earlySingletonReference; } }}咱们来剖析一下下面的逻辑，getSingleton从缓存池中获取晚期对象返回的是什么呢？
synchronized (this.singletonObjects) { // 从晚期对象缓存池中获取，此时就拿到了咱们填充B属性时放入的A的代理对象 singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName); if (singletonObject == null && allowEarlyReference) { // 从三级缓存中获取回调函数 ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName); if (singletonFactory != null) { // 调用回调办法获取晚期bean singletonObject = singletonFactory.getObject(); // 将晚期对象放到二级缓存，移除三级缓存 this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject); this.singletonFactories.remove(beanName); } }}发现了吗？此时咱们就获取到了A的代理对象，而后咱们又把这个对象赋给了exposedObject，此时创建对象的流程走完，咱们失去的A不就是个代理对象了吗～
此次栗子是先创立须要代理的对象A，假如咱们先创立一般对象B会产生什么呢？
3. 代理对象与代理对象
代理对象与代理对象的循环依赖是怎么样的呢？解决过程又是如何呢？这里就留给小伙伴本人思考了，其实和一般Bean与代理对象是截然不同的，小伙伴想想是不是呢，这里我就不做剖析了。
4. 一般Bean与工厂Bean
这里所说的一般Bean与工厂Bean并非指bean与FactoryBean，这将毫无意义，而是指一般Bean与FactoryBean的getObject办法产生了循环依赖，因为FactoryBean最终产生的对象是由getObject办法所产出。咱们先来看看栗子吧～
假如工厂对象A依赖一般对象B，一般对象B依赖一般对象A。
小伙伴看到这里就可能问了，诶～你这不对呀，怎么成了「一般对象B依赖一般对象A」呢？不应该是工厂对象A吗？是这样的，在Spring中，因为一般对象A是由工厂对象A产生，所有在一般对象B想要获取一般对象A时，其实最终寻找调用的是工厂对象A的getObject办法，所以只有一般对象B依赖一般对象A就能够了，Spring会主动帮咱们把一般对象B和工厂对象A分割在一起。
小伙伴，哦～
一般对象A
public class NormalBeanA { private NormalBeanB normalBeanB; public void setNormalBeanB(NormalBeanB normalBeanB) { this.normalBeanB = normalBeanB; }}工厂对象A
@Componentpublic class FactoryBeanA implements FactoryBean<NormalBeanA> { @Autowired private ApplicationContext context; @Override public NormalBeanA getObject() throws Exception { NormalBeanA normalBeanA = new NormalBeanA(); NormalBeanB normalBeanB = context.getBean("normalBeanB", NormalBeanB.class); normalBeanA.setNormalBeanB(normalBeanB); return normalBeanA; } @Override public Class<?> getObjectType() { return NormalBeanA.class; }}一般对象B
@Componentpublic class NormalBeanB { @Autowired private NormalBeanA normalBeanA;}假如咱们先创建对象A
因为FactoryBean和Bean的创立过程是一样的，只是多了步getObject，所以咱们间接定位到调用getObject入口
if (mbd.isSingleton()) { // 开始创立bean sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> { // 创立bean return createBean(beanName, mbd, args); }); // 解决FactoryBean bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);}protected Object getObjectForBeanInstance( Object beanInstance, String name, String beanName, @Nullable RootBeanDefinition mbd) { // 先尝试从缓存中获取，保障屡次从工厂bean获取的bean是同一个bean object = getCachedObjectForFactoryBean(beanName); if (object == null) { // 从FactoryBean获取对象 object = getObjectFromFactoryBean(factory, beanName, !synthetic); }}protected Object getObjectFromFactoryBean(FactoryBean<?> factory, String beanName, boolean shouldPostProcess) { // 加锁，避免多线程时反复创立bean synchronized (getSingletonMutex()) { // 这里是Double Check Object object = this.factoryBeanObjectCache.get(beanName); if (object == null) { // 获取bean，调用factoryBean的getObject() object = doGetObjectFromFactoryBean(factory, beanName); } // 又从缓存中取了一次，why? 咱们缓缓剖析 Object alreadyThere = this.factoryBeanObjectCache.get(beanName); if (alreadyThere != null) { object = alreadyThere; }else{ // ...省略初始化bean的逻辑... // 将获取到的bean放入缓存 this.factoryBeanObjectCache.put(beanName, object); } }}private Object doGetObjectFromFactoryBean(FactoryBean<?> factory, String beanName){ return factory.getObject();}当初，就走到了咱们自定义的getObject办法，因为咱们调用了context.getBean("normalBeanB", NormalBeanB.class)，此时，将会去创立B对象，在创立过程中，先将B的晚期对象放入三级缓存，紧接着填充属性，发现依赖了A对象，又要倒回来创立A对象，从而又回到下面的逻辑，再次调用咱们自定义的getObject办法，这个时候会产生什么呢？
又要去创立B对象...(Spring:心好累)
然而！此时咱们在创立B时，是间接通过getBean在缓存中获取到了B的晚期对象，得以返回了！于是咱们自定义的getObject调用胜利，返回了一个残缺的A对象！
然而此时FactoryBean的缓冲中还是什么都没有的。
// 又从缓存中取了一次Object alreadyThere = this.factoryBeanObjectCache.get(beanName);if (alreadyThere != null) { object = alreadyThere;}这一次取alreadyThere必然是null，流程继续执行，将此时将获取到的bean放入缓存
this.factoryBeanObjectCache.put(beanName, object);从FactoryBean获取对象的流程完结，返回到创立B的过程中，B对象此时的属性也得以填充，再返回到第一次创立A的过程，也就是咱们第一次调用自定义的getObject办法，调用结束，返回到这里
// 获取bean，调用factoryBean的getObject()object = doGetObjectFromFactoryBean(factory, beanName);Object alreadyThere = this.factoryBeanObjectCache.get(beanName);if (alreadyThere != null) { object = alreadyThere;那么，此时this.factoryBeanObjectCache.get(beanName)能从缓冲中拿到对象了吗？有没有发现，拿到了刚刚B对象填充属性时再次创立A对象放进去的！
所以，明确这里为什么要再次从缓存中获取了吧？就是为了解决因为循环依赖时调用了两次自定义的getObject办法，从而创立了两个不雷同的A对象，保障咱们返回进来的A对象惟一！
怕小伙伴晕了，画个图给大家
5. 工厂Bean与工厂Bean之间
咱们曾经举例4种循环依赖的栗子，Spring都有所解决，那么有没有Spring也无奈解决的循环依赖问题呢？
有的！就是这个FactoryBean与FactoryBean的循环依赖！
假如工厂对象A依赖工厂对象B，工厂对象B依赖工厂对象A，那么，这次的栗子会是什么样呢？
一般对象
public class NormalBeanA { private NormalBeanB normalBeanB; public void setNormalBeanB(NormalBeanB normalBeanB) { this.normalBeanB = normalBeanB; }}public class NormalBeanB { private NormalBeanA normalBeanA; public void setNormalBeanA(NormalBeanA normalBeanA) { this.normalBeanA = normalBeanA; }}工厂对象
@Componentpublic class FactoryBeanA implements FactoryBean<NormalBeanA> { @Autowired private ApplicationContext context; @Override public NormalBeanA getObject() throws Exception { NormalBeanA normalBeanA = new NormalBeanA(); NormalBeanB normalBeanB = context.getBean("factoryBeanB", NormalBeanB.class); normalBeanA.setNormalBeanB(normalBeanB); return normalBeanA; } @Override public Class<?> getObjectType() { return NormalBeanA.class; }}@Componentpublic class FactoryBeanB implements FactoryBean<NormalBeanB> { @Autowired private ApplicationContext context; @Override public NormalBeanB getObject() throws Exception { NormalBeanB normalBeanB = new NormalBeanB(); NormalBeanA normalBeanA = context.getBean("factoryBeanA", NormalBeanA.class); normalBeanB.setNormalBeanA(normalBeanA); return normalBeanB; } @Override public Class<?> getObjectType() { return NormalBeanB.class; }}首先，咱们开始创建对象A，此时为调用工厂对象A的getObject办法，转而去获取对象B，便会走到工厂对象B的getObject办法，而后又去获取对象A，又将调用工厂对象A的getObject，再次去获取对象B，于是再次走到工厂对象B的getObject办法......此时，已经验了一轮循环，却没有跳出循环的迹象，妥妥的死循环了。
咱们画个图吧～
没错！这个图就是这么简略，因为始终无奈创立出一个对象，不论是晚期对象或者残缺对象，使得两个工厂对象重复的去获取对方，导致陷入了死循环。
那么，咱们是否有方法解决这个问题呢？
我的答案是无奈解决，如果有想法的小伙伴也能够本人想一想哦～
咱们发现，在产生循环依赖时，只有循环链中的某一个点能够先创立出一个晚期对象，那么在下一次循环时，就会使得咱们可能获取到晚期对象从而跳出循环！
而因为工厂对象与工厂对象间是无奈创立出这个晚期对象的，无奈满足跳出循环的条件，导致变成了死循环。
那么此时Spring中会抛出一个什么样的异样呢？当然是栈溢出异样啦！两个工厂对象始终互相调用，一直开拓栈帧，可不就是栈溢出有木有～
6. 工厂对象与代理对象
下面的状况是无奈解决循环依赖的，那么这个状况能够解决吗？
答案是能够的！
咱们剖析了，一个循环链是否可能失去终止，关键在于是否可能在某个点创立出一个晚期对象（长期对象），而代理对象在doCreateBean时，是会生成一个晚期对象放入三级缓存的，于是该循环链得以终结。
具体过程我这里就不再细剖析了，就交由小伙伴本人入手吧～
总结
以上咱们一共举例了6种状况，通过剖析，总结出这样一条定律：
在产生循环依赖时，判断一个循环链是否可能失去终止，关键在于是否可能在某个点创立出一个晚期对象（长期对象），那么在下一次循环时，咱们就能通过该晚期对象进而跳出（突破）循环！
通过这样的定律，咱们得出工厂Bean与工厂Bean之间是无奈解决循环依赖的，那么还有其余状况无奈解决循环依赖吗？
有的！以上的例子举的都是单例的对象，并且都是通过set办法造成的循环依赖。
倘若咱们是因为构造方法造成的循环依赖呢？是否有解决办法吗？
没有，因为这并不满足咱们得出的定律
无奈执行结束构造方法，天然无奈创立出一个晚期对象。
倘若咱们的对象是多例的呢？
也不能，因为多例的对象在每次创立时都是创立新的对象，即便可能创立出晚期对象，也不能为下一次循环所用！
好了，本文就到这里完结了，心愿小伙伴们有所播种～Spring IOC的外围局部到此篇就完结了，下一篇就让咱们进行AOP之旅吧～
下文预报：Spring源码剖析之AOP从解析到调用
Spring 源码系列
- Spring源码剖析之 IOC 容器预启动流程(已完结)
- Spring源码剖析之BeanFactory体系结构(已完结)
- Spring源码剖析之BeanFactoryPostProcessor调用过程(已完结)
- Spring源码剖析之Bean的创立过程(已完结)
- Spring源码剖析之什么是循环依赖及解决方案
- Spring源码剖析之AOP从解析到调用
- Spring源码剖析之事务管理(上)，事物治理是spring作为容器的一个特点，总结一下他的根本实现与原理吧
- Spring源码剖析之事务管理(下) ，对于他的底层事物隔离与事物流传原理，重点剖析一下
Spring Mvc 源码系列
- SpringMvc体系结构
- SpringMvc源码剖析之Handler解析过程
- SpringMvc源码剖析之申请链过程
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