解析spring循环依赖策略

循环依赖

所谓循环依赖就是多个Bean之间依赖关系形成一个闭环，例如A->B->C->...->A 这种情况，当然，最简单的循环依赖就是2个Bean之间互相依赖：A->B（A依赖B), B->A(B依赖A) 。在Spring中，如果A->B,那么在创建A的过程中会去创建B,在创建B（或B的依赖)的过程中又发现B->A，这个时候就出现了循环依赖的现象。

循环依赖的解决

spring中的循环依赖只有当

1. Bean是单例，
2. 通过属性注入的情况

这两个条件满足的情况下是没问题的。但是如果是通过构造器依赖，或者不是单例模式的情况下循环依赖就会抛出异常BeanCurrentlyInCreationException。下面从代码层面上解析一下为什么。

Prototype的循环依赖问题

为什么最先介绍Prototype的循环依赖呢，因为可以顺便介绍在Spring中创建Bean的流程核心流程：在AbstractFoctory的doGetBean的方法。这个方法很长，这里只写出核心逻辑，并在注解上注明了个人理解：

protected <T> T doGetBean(
        final String name, final Class<T> requiredType, final Object[] args, boolean typeCheckOnly)
        throws BeansException {
    
    final String beanName = transformedBeanName(name);
    Object bean;
    
    //尝试获取单例对象，因为spring大部分的bean都是单例的，所以这里先尝试能否获取。
    registered singletons.
    Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
    //单例存在的情况下，那么beanName返回的肯定是单例类，但是这里还需要判断是不是FactoryBean
    if (sharedInstance != null && args == null) {
        ...
        //FactoryBean应该返回getObject()对象
        bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
    }
    
    else {
        //走到这里，有可能beanName是单例模式，但之前并没有实例化，或者是Prototype类型。
        //首先判断不是循环依赖，这里的循环依赖指的是Prototype类型
        if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
            throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
        }
    
    
        try {
            final RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
            // 如果是单例，则创建单例模式
            if (mbd.isSingleton()) {
                // !!!这里是解决单例循环依赖的关键，后面再分析
                sharedInstance = getSingleton(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
                    @Override
                    public Object getObject() throws BeansException {
                        try {
                            return createBean(beanName, mbd, args);
                        }
                        catch (BeansException ex) {
                            throw ex;
                        }
                    }
                });
                bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
            }
    
            else if (mbd.isPrototype()) {
                // 原型模式，则创建一个新对象.
                Object prototypeInstance = null;
                try {
                    /*这里是Prototype循环依赖的问题，会记录在map中beanName，
                    如果在解决当前Bean的依赖过程中还依赖当前Bean，
                    则说明了出现了循环依赖
                    */
                            beforePrototypeCreation(beanName);
                            prototypeInstance = createBean(beanName, mbd, args);
                }
                finally {
                    //对应beforePrototypeCreation()，从map中移除
                            afterPrototypeCreation(beanName);
                }
                bean = getObjectForBeanInstance(prototypeInstance, name, beanName, mbd);
            }
            ...
        }
    }
    
    ...
    return (T) bean;
}

可以看出，该流程中就考虑了Prototype的循环依赖的问题，只要在创建Prototype的Bean中出现循环依赖那么就抛出异常。但是在singleton的情况下，则通过另外的方式来解决。

Singleton的循环依赖之构造注入

在上面介绍中，出现了一个很关键的地方：

sharedInstance = getSingleton(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
    @Override
    public Object getObject() throws BeansException {
        try {
            return createBean(beanName, mbd, args);
        }
        catch (BeansException ex) {
            throw ex;
        }
    }
});

这个getSingleton涉及到了ObjectFactory这个接口类，这个接口的功能和FactoryBean类似，但是主要是用来解决循环依赖的。在初始化过程同决定返回的Singleton对象是。关于单例的对象的创建，又要介绍一下DefaultSingletonBeanRegistry这个类，这个类主要用来帮助创建单例模式，其中主要的属性：

/** 缓存创建的单例对象: bean名字 --> bean对象 */
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<String, Object>(256);

/** 缓存单例的factory,就是ObjectFactory这个东西，: bean name --> ObjectFactory */
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<String, ObjectFactory<?>>(16);

/** 也是缓存创建的单例对象，功能和singletonObjects不一样，
在bean构造成功之后，属性初始化之前会把对象放入到这里，
主要是用于解决属性注入的循环引用: bean name --> bean instance 
*/
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<String, Object>(16);

/** 记录在创建单例对象中循环依赖的问题，还记得Prototype中又记录创建过程中依赖的map吗？
在Prototype中只要出现了循环依赖就抛出异常，而在单例中会尝试解决 */
private final Set<String> singletonsCurrentlyInCreation =
        Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<String, Boolean>(16));

现在回过来看getSingleton(beanName, new ObjectFactory<Object>()这个方法的实现。

public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {

    synchronized (this.singletonObjects) {
        //尝试在singletonObjects中获取
        Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
        if (singletonObject == null) {
            //不存在则创建
            //把当前beanName加入到singletonsCurrentlyInCreation中
            beforeSingletonCreation(beanName);
            try {
                
                singletonObject = singletonFactory.getObject();
            }
            ...
            finally {
                ...
                //从singletonsCurrentlyInCreation中删除beanName
                afterSingletonCreation(beanName);
            }
        }
        return (singletonObject != NULL_OBJECT ? singletonObject : null);
    }
}

这段逻辑是不是和Prototype中解决循环类似,这里其实就是调用了ObjectFactory的getObject()获取对象，回过头去看前面代码，ObjectFactory的getObject()方法实际调用的是createBean(beanName, mbd, args)。说到createBean(beanName, mbd, args)又不得不说AbstractAutowireCapableBeanFactory这个类，主要功能就是完成依赖注入的Bean的创建，这个类的createBean方法代码如下,注意注解说明：

@Override
protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object[] args) throws BeanCreationException {
    ...
    Object beanInstance = doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
    ...
}

protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final Object[] args)
            throws BeanCreationException {

    // 实例化bean
    BeanWrapper instanceWrapper = null;
    if (mbd.isSingleton()) {
        instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
    }
    if (instanceWrapper == null) {
        //如果没实例化则创建新的BeanWrapper
        //如果是通过构造器注入，这里是一个关键点
        /*
        因为在A初始化的时候发现构造函数依赖B，就会去实例化B，
        然后B也会运行到这段逻辑，构造函数中发现依赖A，
        这个时候就会抛出循环依赖的异常
        */
                instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
    }
    

   //如果当前是单例，并且allowCircularReferences为true(默认就是true，除非我们不希望Spring帮我们解决)
    boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
            isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
    if (earlySingletonExposure) {
        /*
        ！！！这里很重要，把构造成功，但属性还没注入的
        的bean加到singletonFactory中，这样再解决A的依赖
        过程中如果依赖A，就把这个半成品返回回去。
        */
        addSingletonFactory(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
            @Override
            public Object getObject() throws BeansException {
                return getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);
            }
        });
    }

    
    Object exposedObject = bean;
    try {
        //自动注入属性
        populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
        if (exposedObject != null) {
            exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
        }
    }
    ...

    return exposedObject;
}

注解已经注明了我的理解。就不再赘述

总结

上面代码是我一边debug一个写下的，现在写完了，根据自己的理解总结一下。

相关类说明

• AbstractBeanFactory,这个类中包含了Bean创建的主要流程，在doGetBean这个方法中包含了对Prototype循环依赖处理。逻辑很简单，出现了循环依赖则直接抛出异常
• DefaultSingletonBeanRegister 用于管理Singleton的对象的创建，以及解决循环依赖的问题,其中解决循环依赖的关键属性就是了earlySingletonObjects，他会在构造Singleton对象过程中暂时缓存构造成功，但属性还未注入的对象，这样就可以解决循环依赖的问题。
• AbstractAutowireCapableBeanFactory,自动注入的相关逻辑，包自动注入的对象的创建、初始化和注入。但如果在调用构造函数中发现了循环依赖，则抛出异常
• ObjectFactory,这个接口功能和FactoryBean类似，但是为了解决循环依赖，他决定了在获取的getSingleton()是一个完成品还是一个半成品。

思考

如果A--构造依赖->B，B--属性依赖-->A，例如：

@Component
public class BeanA {
    private BeanB beanB;

    @Autowired
    public BeanA(BeanB beanB) {
        this.beanB = beanB;
    }
}

@Component
public class BeanB {
    @Autowired
    private BeanA beanA;
}

这种情况会异常吗？提示：都有可能