【CVTE 一面凉经Ⅰ】循环依赖如何解决

一.🦁 开始前的废话

最近一个小伙伴"李四"面 C 厂后台开发凉凉了，原因是面试官就他简历的微服务项目问了个很常见的面试题，他没答上来！现在咱们来看看面试官和李华的对话：

面试官问道：“你的项目如果遇到循环依赖了咋办？”

李四见状惊喜万分，笑着回答，确实遇到过，官方推荐我在 yaml 文件添加这段代码来解决：

spring:
  main:
    allow-circular-references: true

面试官：“嗯呢，这个可以！这段代码什么意思？那如果是通过构造函数导入的实例，还能使用这段代码解决嘛？”

李四：我 😥…

面试官：“好的，没关系。回家等消息叭！”

经过面试官二连问，李华败下阵来。那我们现在来讨论一下这个循环依赖应该怎么解决！从源头开始剖析。

二. 🦁 什么是循环依赖？

其实循环依赖是指在我们 Coding 的过程中，由于不好的设计，导致两个或以上的 Bean 相互依赖导致形成了一个闭环(lion 依赖 tiger，反过来 tiger 也在依赖 lion）。在 Springboot 2.6 以前，spring 容器是可以在实例化 Bean 的过程中，是可以自动解决一部分循环依赖的问题（依靠三级缓存），由于这个方案导致了越来越多的 Coder 老是滥用，导致代码质量越来越差，所以从 SpringBoot 2.6 起，就默认把这种方案给禁用了。如果你的项目里还存在循环依赖，SpringBoot 将拒绝启动!

***************************
APPLICATION FAILED TO START
***************************
Description:
The dependencies of some of the beans in the application context form a cycle:
┌─────┐
|  tiger defined in file [/Users/study/personal-projects/easy-web/target/classes/com/log/web/controller/Lion.class]
↑     ↓
|  lion (field private com.log.web.controller.Tiger com.log.web.service.Tiger.class)
└─────┘

需要我们在 yaml 或者 properties 文件配置参数来临时开启循环依赖（开启方式就是上面那段代码）。

三. 🦁Spring 容器解决循环依赖的原理是什么?

前面我们说了 Spring 容器可以处理部分循环依赖问题，只不过是高版本的 Spring 需要手动开启。那么 Spring 是如何解决这个问题的呢？

其实 Spring 是依靠三级缓存的方式来处理循环依赖的！

那么它是如何检测存在循环依赖的呢？

其实也比较简单，就是容器在创建实例A 的过程中，会给它贴一个正在创建的标签，说明它正在创建了，然后递归去创建其依赖的实例B，当实例B 也依赖 A 时，并且发现其正处于创建中的状态，那么就说明存在循环依赖了。

那么三级缓存是如何来解决它呢？

首先，我们可以认为实例化一个对象可以简单分为两步：为这个对象填充所需要的属性，而填充对象的属性的方式又有两种：
Spring 容器解决循环依赖可以理解为是在一个闭环中，先将第一个实例A实例化并提前暴露出来，这样闭环上依赖A的B就可以创建完成，那么依此类推，依赖 B 的 C 也可以创建出来了，从而递归可以顺利进行下去，当跳出最后一层递归后，A依赖的D也创建出来了，再将D注入到A上，整个闭环的实例就完成创建了。

实例化该对象
为这个对象填充所需要的属性，而填充对象的属性的方式又有两种：
- 有参构造方法直接在对象创建时填充进去（Spring 无法自动处理这种方式创建实例的循环依赖）；
- 通过 set() 方法填充对象属性，而三级缓存仅对这种方法有效。

Spring 容器解决循环依赖可以理解为是在一个闭环中，先将第一个实例A实例化并提前暴露出来，这样闭环上依赖A的B就可以创建完成，那么依此类推，依赖 B 的 C 也可以创建出来了，从而递归可以顺利进行下去，当跳出最后一层递归后，A依赖的D也创建出来了，再将D注入到A上，整个闭环的实例就完成创建了。

那么为什么说只有对于 set() 方法填充对象属性的方式，Spring容器才能解决呢？原因很简单(以B依赖A，A依赖B为例)，A类通过有参构造的方式在创建实例并同时将属性注入，那么在这个过程中（注意：此时A并没有完成实例创建），它会去寻找它依赖的对象B，此时B类也开始创建实例，但是由于A依赖B，并且A类并没有完成实例创建，所以二者就处在这种尴尬状态，导致最后容器报错！

然而，若是通过 set() 方法填充对象属性的方式，那么此时实例A已经创建完成，只是还没有注入对应的属性（这个我们后文暂且叫装配Bean吧，因为所谓的实例本质上就是一个Bean对象）而已。这就是为什么 Spring 容器为什么只能解决 set() 方法装配 Bean对象的循环依赖。

五. 🦁 三级缓存解决循环依赖的原理

我们前面提了好多次三级缓存！那么三级缓存到底是什么？它是如何解决循环依赖的？

Spring 容器的三个缓存分别如下：

// 1级缓存：存放实例化+属性注入+初始化+代理（如果有代理）后的单例bean
    private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);
    // 2级缓存：存放实例化+代理（如果有代理）后的单例bean
    private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);
    // 3级缓存：存放封装了单例bean（实例化的）的对象工厂
    private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);

我们都知道 Spring 容器通过 IOC 创建单例对象，这个对象创建完成后最终都是存放在 singletonObjects 一级缓存里面的，但并不是所有的实例一开始创建就存进一级缓存！创建的时候需要放进不同的缓存。（具体的不讨论，我们现在来看一下循环依赖过程中，三级缓存是如何工作的！）

以实例A 与实例B 相互依赖为例子：

首先 Spring 容器先创建 A实例，实例化完成后将其封装为 ObjectFactory 对象先存入到三级缓存 singletonFactories 中；然后容器对 A 做进一步的装配，装配的时候发现 A 依赖 B ，所以 Spring 去三级缓存中寻找 B，发现其还没有创建，所以会先创建 B实例，B 创建完成后被封装为 ObjectFactory 对象被存入三级缓存 singletonObjects ，同时也会先进行装配，其间 Spring 也发现了 B 依赖于 A ，所以会回到三级缓存中寻找 A实例，终于在第三级缓存中发现了被封装为 ObjectFactory 对象的 A，将其取出来通过 getObject() 方法得到 A，拿到 A 后不再将其放回三级缓存，而是存进二级缓存 earlySingletonObjects 中，而三级缓存中的 ObjectFactoryA 也会被移除，这个过程相当于是 A 从三级缓存——>二级缓存。同时也将 A 填充给 B，至此B 完成装配，从三级缓存——>二级缓存，Spring 容器不会忘记还在"嗷嗷待哺"的实例A，回过头去一级缓存找到 B将其填充给 A，至此 A 完成装配，从二级缓存——>一级缓存，创建结束，循环依赖完美解决。

六. 🦁 由有参构造方法注入属性的循环依赖如何解决？

我们通过一个案例来说明：实现两个相互依赖的类 A B:


@Component
public class A{

    private B b;

    public A(B b) {
        this.b = b;
    }
}

@Component
public class B {
    private A a;

    public B(A a) {
        this.a = a;
    }
}

启动容器就会发现如下报错：

The dependencies of some of the beans in the application context form a cycle:

┌─────┐
|  b defined in file [.../target/classes/com/demo/service/B.class]
↑     ↓
|  a defined in file [.../target/classes/com/demo/service/A.class]
└─────┘

我们通过在 A/B 类上的构造函数添加 @Lazy 注解则会解决这个循环依赖问题。如下：

@Component
public class A{
    private B b;

    public A(@Lazy B b) {
        this.b = b;
    }
}

此时则会正常启动了！！！

那么这其中的原理是什么呢？请看下回分解！

七.🦁 ENDing

错过的题目，自己要学会成长，下次再也不错啦！

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