java面试题Spring部分（四）

news2024/9/22 0:57:47

一、什么事spring的三级缓存

典型回答

在Spring的BeanFactory体系中，BeanFactory是Spring IOC容器的基础接口，其DefaultSingletonBeanRegistry类实现了BeanFactory接口，并维护了三级缓存：

public class DefaultSingletonBeanRegistyr extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {
  //一级缓存，保存完成的Bean对象
  private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);
  //三级缓存，保存单例Bean的创建工厂
  private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);
  //二级缓存，存储"半成品"的Bean对象
  private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(16);
}

**singletonObjects是一级缓存，存储的是完整创建好的单例bean对象。**在创建一个单例bean时，会先从singletonObjects中尝试获取该bean的实例，如果能够获取到，则直接返回该实例，否则继续创建该bean。

**earlySingletonObjects是二级缓存，存储的是尚未完全创建好的单例bean对象。**在创建单例bean时，如果发现该bean存在循环依赖，则会先创建该bean的"半成品"对象，并将"半成品"对象存储到earlySingletonObjects中。当循环依赖的bean创建完成后，Spring会将完整的bean实例对象存储到singletonObjects中，并将earlySingletonObjects中存储的代理对象替换为完整的bean实例对象。这样可以保证单例bean的创建过程不会出现循环依赖问题。

**singletonFactories是三级缓存，存储的是单例bean的创建工厂。**当一个单例bean被创建时，Spring会先将该bean的创建工厂存储到singletonFactories中，然后再执行创建工厂的getObject()方法，生成该bean的实例对象。在该bean被其他bean引用时，Spring会从singletonFactories中获取该bean的创建工厂，创建出该bean的实例对象，并将该bean的实例对象存储到singletonObjects中。

二、Spring解决循环依赖一定需要三级缓存吗

典型回答

使用二级缓存也能解决循环依赖问题，但是如果完全依赖二级缓存解决循环依赖，意味着当我们依赖了一个代理类的时候，就需要在Bean实例化之后完成AOP代理，而在Spring的设计中，为了了解Bean的初始化和代理，是通过AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator这个后置处理器来在Bean生命周期的最后一步来完成AOP代理的。
但是，在Spring的初始化过程中，他是不知道哪些Bean可能有循环依赖的，那么，这时候Spring面临两个选择：

不管有没有循环依赖，都提前把代理对象创建出来，并将代理对象缓存起来，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。
不提前创建代理对象，在出现循环依赖时，再生成代理对象。这样在没有循环依赖的情况下，Bean就可以按着Spring设计原则的步骤来创建。

第一个方案看上去比较简单，只需要二级缓存就可以了。但是他也意味着，Spring需要在所有的bean的创建过程中就要先成代理对象再初始化；那么这就和spring的aop的设计原则（前文提到的：在Spring的设计中，为了解耦Bean的初始化和代理，是通过AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator这个后置处理器来在Bean生命周期的最后一步来完成AOP代理的）是相悖的。

而Spring为了不破坏AOP的代理设计原则，则引入第三级缓存，在三级缓存中保存对象工厂，因为通过对象工厂我们可以在想要创建对象的时候直接获取对象。有了它，在后续发生循环依赖时，如果依赖的Bean被AOP代理，那么通过这个工厂获取到的就是代理后的对象，如果没有被AOP代理，那么这个工厂获取到的就是实例化的真实对象。

三、三级缓存是如何解决循环依赖问题的

典型回答

**Spring中Bean的创建过程其实可以分为两步：第一步实例化，第二步初始化
实例化的过程只需要调用构造函数把对象创建出来并给他分配空间，而初始化则是给对象的属性进行赋值。
而Spring之所以可以解决循环依赖就是因为对象的初始化是可以延后的，也就是说，当我创建一个Bean Service的时候，会先把这个对象实例化出来，然后再初始化其中的serviceB属性。

@Service
public class Service{

	@Autowired
	private ServiceB serviceB;
}

@Service
public class ServiceB{

	@Autowired
	private ServiceA serviceA;
}

而当一个对象只进行了实例化，但是还没有进行初始化时，我们称之为半成品对象。所以，所谓半成品对象，其实就是bean对象的空壳子，还没有进行属性注入和初始化。

当两个Bean在初始化过程中互相依赖的时候，如初始化A发现依赖了B，继续去初始化B，发现又依赖了A。大致流程如下图：
在这里插入图片描述
以上方法，就是通过引入三级缓存，解决了循环依赖的问题，在上述流程执行完成之后，ServiceA和ServiceB都被成功的完成了实例化和初始化。
以下是DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton方法，代码中，包括一级缓存、二级缓存、三级缓存的处理逻辑，该方法是获取bean的单例实例对象的核心方法：

@Nullable
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
    // 首先从一级缓存中获取bean实例对象，如果已经存在，则直接返回
    Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
    if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
        // 如果一级缓存中不存在bean实例对象，而且当前bean正在创建中，则从二级缓存中获取bean实例对象
        singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
        if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
            // 如果二级缓存中也不存在bean实例对象，并且允许提前引用，则需要在锁定一级缓存之前，
            // 先锁定二级缓存，然后再进行一系列处理
            synchronized (this.singletonObjects) {
                // 进行一系列安全检查后，再次从一级缓存和二级缓存中获取bean实例对象
                singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
                if (singletonObject == null) {
                    singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
                    if (singletonObject == null) {
                        // 如果二级缓存中也不存在bean实例对象，则从三级缓存中获取bean的ObjectFactory，并创建bean实例对象
                        ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
                        if (singletonFactory != null) {
                            singletonObject = singletonFactory.getObject();
                            // 将创建好的bean实例对象存储到二级缓存中
                            this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
                            // 从三级缓存中移除bean的ObjectFactory
                            this.singletonFactories.remove(beanName);
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
    return singletonObject;
}