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前言

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本章目标

1、弄清楚什么是循环依赖？Spring的循环依赖是如何产生的？
2、Spring的循环依赖底层实现逻辑
3、Spring的三级缓存，每一级缓存分别干了啥，解决什么问题
4、Spring二级缓存能否搞定循环依赖？
5、Spring循环依赖什么场景搞不定

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一、什么是循环依赖？

就是A对象依赖了B对象，B对象依赖了A对象。

比如：

// A依赖了B
class A{
 public B b;
}

// B依赖了A
class B{
 public A a;
}

1、那么循环依赖是个问题吗？

如果不考虑Spring，循环依赖并不是问题，因为对象之间相互依赖是很正常的事情。

比如

A a = new A();
B b = new B();

a.b = b;
b.a = a;

这样，A,B就依赖上了。

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2、但是在Spring中循环依赖就是一个问题了，为什么？

因为，在Spring中，一个对象并不是简单new出来了，而是会经过一系列的Bean的生命周期，就是因为Bean的生命周期所以才会出现循环依赖问题。

当然，在Spring中，出现循环依赖的场景很多，有的场景Spring自动帮我们解决了，而有的场景则需要程序员来解决。

要明白Spring中的循环依赖，得先明白Spring中Bean的生命周期。

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二、Bean的生命周期

这里不会对Bean的生命周期进行详细的描述，只描述一下大概的过程。

PS：如需详细了解，可以点击传送门：Spring Bean生命周期文章来了解Spring Bean生命周期详细流程。

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2.1、在Spring中，Bean是如何生成的？

被Spring管理的对象叫做Bean。Bean的生成步骤如下：

1、Spring扫描class得到BeanDefinition

2、根据得到的BeanDefinition去生成bean

3、首先根据class推断构造方法

4、根据推断出来的构造方法，反射，得到一个对象（暂时叫做原始对象）

5、填充原始对象中的属性（依赖注入）

6、如果原始对象中的某个方法被AOP了，那么则需要根据原始对象生成一个代理对象

7、把最终生成的代理对象放入单例池（源码中叫做singletonObjects）中，下次getBean时就直接从单例池拿即可

可以看到，对于Spring中的Bean的生成过程，步骤还是很多的，并且不仅仅只有上面的7步，还有很多很多，比如Aware回调、初始化等等，这里不详细讨论。

可以发现，在Spring中，构造一个Bean，包括了new这个步骤（第4步构造方法反射）。

得到一个原始对象后，Spring需要给对象中的属性进行依赖注入

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2.2、那么这个注入过程是怎样的？

比如上文说的A类，A类中存在一个B类的b属性，

所以，

1、当A类生成了一个原始对象之后，就会去给b属性去赋值，

2、此时就会根据b属性的类型和属性名去BeanFactory中去获取B类所对应的单例bean。

3、如果此时BeanFactory中存在B对应的Bean，那么直接拿来赋值给b属性；

4、如果此时BeanFactory中不存在B对应的Bean，则需要生成一个B对应的Bean，然后赋值给b属性。

问题就出现在第二种情况，

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2.3、Srping的依赖注入如何产生的？

如果此时B类在BeanFactory中还没有生成对应的Bean，那么就需要去生成，就会经过B的Bean的生命周期。

那么在创建B类的Bean的过程中，如果B类中存在一个A类的a属性，那么在创建B的Bean的过程中就需要A类对应的Bean，

但是，触发B类Bean的创建的条件是A类Bean在创建过程中的依赖注入，所以这里就出现了循环依赖：

ABean创建–>依赖了B属性–>触发BBean创建—>B依赖了A属性—>需要ABean（但ABean还在创建过程中）

从而导致ABean创建不出来，BBean也创建不出来。

这是循环依赖的场景，但是上文说了，在Spring中，通过某些机制帮开发者解决了部分循环依赖的问题，这个机制就是三级缓存。

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三、什么是AOP

在了解为什么spring 循环依赖需要缓存之前，需要对aop有一个大概的了解

AOP就是通过一个BeanPostProcessor来实现的，这个BeanPostProcessor就是AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator，它的父类是AbstractAutoProxyCreator。

而在Spring中AOP利用的要么是JDK动态代理，要么CGLib的动态代理，所以如果给一个类中的某个方法设置了切面，那么这个类最终就需要生成一个代理对象。

一般过程就是：

A类—>生成一个普通对象–>属性注入–>基于切面生成一个代理对象–>把代理对象放入singletonObjects单例池中。

而AOP可以说是Spring中除开IOC的另外一大功能，而循环依赖又是属于IOC范畴的，所以这两大功能想要并存，Spring需要特殊处理。

如何处理的，就是利用了第三级缓存singletonFactories。

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四、Spring三级缓存

这里先有个简单印象，三级缓存是通用的叫法。

一级缓存为：singletonObjects

二级缓存为：earlySingletonObjects

三级缓存为：singletonFactories

先稍微解释一下这三个缓存的作用，后面详细分析：

singletonObjects中缓存的是已经经历了完整生命周期的bean对象。

earlySingletonObjects比singletonObjects多了一个early，表示缓存的是早期的bean对象。

早期是什么意思？表示Bean的生命周期还没走完就把这个Bean放入了earlySingletonObjects。

singletonFactories中缓存的是ObjectFactory，表示对象工厂，表示用来创建早期bean对象的工厂。

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五、Spring循环依赖的实现原理、源码解析

5.1、解决循环依赖思路分析

先来分析为什么缓存能解决循环依赖。

上文分析得到，之所以产生循环依赖的问题，主要是：

A创建时—>需要B---->B去创建—>需要A，从而产生了循环

那么如何打破这个循环，加个中间人（缓存）

A的Bean在创建过程中，在进行依赖注入之前，

1、先把A的原始Bean放入缓存（提早暴露，只要放到缓存了，其他Bean需要时就可以从缓存中拿了）

2、放入缓存后，再进行依赖注入，此时A的Bean依赖了B的Bean，如果B的Bean不存在，则需要创建B的Bean，

3、而创建B的Bean的过程和A一样，也是先创建一个B的原始对象，然后把B的原始对象提早暴露出来放入缓存中

4、然后在对B的原始对象进行依赖注入A，此时能从缓存中拿到A的原始对象（虽然是A的原始对象，还不是最终的Bean），B的原始对象依赖注入完了之后，B的生命周期结束，那么A的生命周期也能结束。

因为整个过程中，都只有一个A原始对象，所以对于B而言，就算在属性注入时，注入的是A原始对象，也没有关系，因为A原始对象在后续的生命周期中在堆中没有发生变化。

从上面这个分析过程中可以得出，只需要一个缓存就能解决循环依赖了，那么为什么Spring中还需要singletonFactories呢？

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5.2、Spring为什么需要三级缓存（singletonFactories）呢？

基于上面的场景想一个问题：

如果A的原始对象注入给B的属性之后，A的原始对象进行了AOP产生了一个代理对象，

此时就会出现，对于A而言，它的Bean对象其实应该是AOP之后的代理对象，而B的a属性对应的并不是AOP之后的代理对象，这就产生了冲突。

大概是这么个过程

创建A-》填充B-》创建B-》填充A-》从singletonFactories获取A-》B生命周期结束-》A初始化前和初始化-》进行AOP-》A放入单例池

经过上面的步骤后

B依赖的A和最终的A不是同一个对象。

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5.3、Spring是如何解决循环依赖的

下面这个方法是在填充属性之前，会进行addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));

		boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
				isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
		if (earlySingletonExposure) {
			if (logger.isTraceEnabled()) {
				logger.trace("Eagerly caching bean '" + beanName +
						"' to allow for resolving potential circular references");
			}
			addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
		}

其实就是把当前类A对象缓存到这个三级缓存里，因为这个对象如果实现了AOP，在后续他会从一个原始对象变成一个aop对象，所以采用了函数式接口，getEarlyBeanReference就是处理到底返回原始对象还是AOP的代理对象。

singletonFactories（三级缓存）中存的是某个beanName对应的ObjectFactory，在bean的生命周期中，生成完原始对象之后，就会构造一个ObjectFactory存入singletonFactories中。

这个ObjectFactory是一个函数式接口，所以支持Lambda表达式：() -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean)

上面的Lambda表达式就是一个ObjectFactory，执行该Lambda表达式就会去执行getEarlyBeanReference方法，而该方法如下：

protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {
 Object exposedObject = bean;
 if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
  for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
   if (bp instanceof SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) {
    SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
    exposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
   }
  }
 }
 return exposedObject;
}

该方法会去执行SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor中的getEarlyBeanReference方法，而这个接口下的实现类中只有两个类实现了这个方法，一个是AbstractAutoProxyCreator，一个是InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter，它的实现如下：

InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter的实现

@Override
public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) throws BeansException {
 return bean;
}

AbstractAutoProxyCreator的实现

@Override
public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
 Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
 this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
 return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}

该方法主要做了几件事情

1、首先得到一个cachekey，cachekey就是beanName。

2、然后把beanName和bean（这是原始对象）存入earlyProxyReferences中

3、调用wrapIfNecessary进行AOP，得到一个代理对象。

在整个Spring中，默认就只有AbstractAutoProxyCreator真正意义上实现了getEarlyBeanReference方法，而该类就是用来进行AOP的。

前面提到的AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator的父类就是AbstractAutoProxyCreator。

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5.4、什么时候会调用getEarlyBeanReference方法呢？

只有当出现了循环依赖的场景时才会去调用？为什么

如果调用的是C或者其他bean，其他bean并没有和他循环依赖，这个时候getbean的时候 是可以从一级缓存里拿到的，

只有因为此时出现了循环依赖，A对象还没有走完bean生命周期的，所以一级缓存里拿不到。

先想想现在的场景
1、A实例化-》添加三级缓存-》属性填充B

2.1、B去创建对象，实例化
2.2、B添加三级缓存
2.3、属性填充A（此时A的生命周期还没有走完）-》一级缓存-》二级缓存-》三级缓存-》存到二级缓存
2.4、剩下的生命周期流程...

2、AOP（这里还有个问题需要处理，就是前面A已经执行了lamdba表达式，生成了AOP代理对象，这里无需再次执行AOP）
3、A的剩下生命周期流程…

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1、支持循环依赖的情况下，就会提前增加三级缓存*（）

addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));

2、在属性填充时，每个填充的对象，都会先调用getBean,而getBean则会先调用getSingleton()方法

Object sharedInstance = getSingleton(beanName);

而在这个方法里面就会看到调用getEarlyBeanReference方法的地方

下面这个方法主要就是判断一级缓存和二级缓存都不存在的情况下，根据beanName获取三级缓存

调用singletonFactory.getObject()方法，他底层就是调用前面的lamdbabia表达式方法，生成原始或者代理对象，放到二级缓存，删除掉三级缓存

解决循环依赖源码的最新核心方法

protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
		// Quick check for existing instance without full singleton lock
		Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
		if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
			singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
			if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
				synchronized (this.singletonObjects) {
					// Consistent creation of early reference within full singleton lock
					singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
					if (singletonObject == null) {
						singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
						if (singletonObject == null) {
							ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
							if (singletonFactory != null) {
								// 调用getEarlyBeanReference方法的地方
								singletonObject = singletonFactory.getObject();
								// 添加二级缓存
								this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
								// 删除三级缓存
								this.singletonFactories.remove(beanName);
							}
						}
					}
				}
			}
		}
		return singletonObject;
	}

注意这里还有个需要注意的点，在执行这个方法时，会缓存当前bean到earlyProxyReferences里，他主要是用来标记这个bean是否进行过aop

@Override
	public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
		Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
		this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
		return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
	}

初始化后部分源码

可以看到他会先判断earlyProxyReferences是否存在，以此来判断是否进行过了aop

@Override
	public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) {
		if (bean != null) {
			Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
			if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {
				return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
			}
		}
		return bean;
	}

通过上面代码可以看到，如果提前进行过aop，他是直接返回了原始对象，并没有缓存到单例池

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5.5、如果提前进行了AOP，什么时候把AOP的代理对象放到单例池呢？

答案是初始化后，回去处理，源码如下

如果进行了循环依赖，肯定会进下面的if

会再次获取下当前bean，然后判断传当前bean和初始化后的bean是否相等，是的话，就证明是同一个原始对象，就把刚从二级缓存取到的代理对象进行赋值，并且最终返回

if (earlySingletonExposure) {
			Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
			if (earlySingletonReference != null) {
				if (exposedObject == bean) {
					exposedObject = earlySingletonReference;
				}
				else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
					String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
					Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet<>(dependentBeans.length);
					for (String dependentBean : dependentBeans) {
						if (!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.");
					}
				}
			}
		}

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六、三级缓存总结

6.1、singletonObjects（一级缓存）

作用：不论是spring源码还是工作中经常用到getBean()，都是从这个缓存单例池拿对象

值从哪里来的？经历了完整的声明周期会存放进来

缓存经过了完整生命周期的bean

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6.2、earlySingletonObjects（二级缓存）

作用：他主要是解决在循环依赖过程中，保持对象的单例。

值从哪里来的？三级缓存执行了lambda表达式后，生成的对象会放入二级缓存

原理解析
缓存未经过完整生命周期的bean，

如果某个bean出现了循环依赖，就会提前把这个暂时未经过完整生命周期的bean放入earlySingletonObjects中，

这个bean如果要经过AOP，那么就会把代理对象放入earlySingletonObjects中，

否则就是把原始对象放入earlySingletonObjects，

但是不管怎么样，就是是代理对象，代理对象所代理的原始对象也是没有经过完整生命周期的，所以放入earlySingletonObjects我们就可以统一认为是未经过完整生命周期的bean。

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6.3、singletonFactories（三级缓存）

作用：打破循环依赖的关键！

值从哪里来的？实例化后，存放

原理解析
缓存的是一个ObjectFactory，也就是一个Lambda表达式。

1、在每个Bean的生成过程中，经过实例化得到一个原始对象后，都会提前基于原始对象暴露一个Lambda表达式，并保存到三级缓存中，

2、这个Lambda表达式可能用到，也可能用不到，如果当前Bean没有出现循环依赖，那么这个Lambda表达式没用，

当前bean按照自己的生命周期正常执行，执行完后直接把当前bean放入singletonObjects中，

3、如果当前bean在依赖注入时发现出现了循环依赖（当前正在创建的bean被其他bean依赖了），

3.1、则从三级缓存中拿到Lambda表达式，并执行Lambda表达式得到一个对象，并把得到的对象放入二级缓存

3.2、如果当前Bean**需要AOP，**那么执行lambda表达式，得到就是对应的代理对象，

3.3.、如果无需AOP，则直接得到一个原始对象。

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6.4、earlyProxyReferences（是否进行了AOP缓存）

其实还要一个缓存，就是earlyProxyReferences，它用来记录某个原始对象是否进行过AOP了。

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七、什么场景下spring循环依赖不行

7.1、循环依赖的2个类都为原型Bean

原因：单例可以是因为有单例池，可以找到单例bean，原型Bean则没办法像单例那样处理

如果只有有一个是单例的，就可以解决，无非就是多循环几圈

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7.2、构造方法注入

原因：构造方法写死了依赖其他对象，这时根本无法创建实例

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7.3、如何处理构造方法注入解决？

@Lazy注解即可

原因：是因为，他会生成一个代理对象，可以规避掉无法创建实例的问题。

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八、spring只用二级循环能否解决循环依赖问题？

先反向分析一下singletonFactories

8.1、为什么需要singletonFactories？

假设没有singletonFactories，只有earlySingletonObjects，earlySingletonObjects是二级缓存，它内部存储的是为经过完整生命周期的bean对象，Spring原有的流程是出现了循环依赖的情况下：

1、先从singletonFactories中拿到lambda表达式，这里肯定是能拿到的，因为每个bean实例化之后，依赖注入之前，就会生成一个lambda表示放入singletonFactories中

2、执行lambda表达式，得到结果，将结果放入earlySingletonObjects中
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8.2、那如果没有singletonFactories，该如何把原始对象或AOP之后的代理对象放入earlySingletonObjects中呢？何时放入呢？

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首先，将原始对象或AOP之后的代理对象放入earlySingletonObjects中的有两种：

1、实例化之后，依赖注入之前：如果是这样，那么对于每个bean而言，都是在依赖注入之前会去进行AOP，这是不符合bean生命周期步骤的设计的。

2、真正发现某个bean出现了循环依赖时：

按现在Spring源码的流程来说，就是getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference)中，是在这个方法中判断出来了当前获取的这个bean在创建中，就表示获取的这个bean出现了循环依赖，

那在这个方法中该如何拿到原始对象呢？

更加重要的是，该如何拿到AOP之后的代理对象呢？

难道在这个方法中去循环调用BeanPostProcessor的初始化后的方法吗？不是做不到，不太合适，代码太丑。

最关键的是在这个方法中该如何拿到原始对象呢？

还是得需要一个Map，预先把这个Bean实例化后的对象存在这个Map中，那这样的话还不如直接用第一种方案，但是第一种又直接打破了Bean生命周期的设计。
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所以，我们可以发现，现在Spring所用的singletonFactories，为了调和不同的情况，

在singletonFactories中存的是lambda表达式，这样的话，只有在出现了循环依赖的情况，才会执行lambda表达式，才会进行AOP，

也就说只有在出现了循环依赖的情况下才会打破Bean生命周期的设计，如果一个Bean没有出现循环依赖，那么它还是遵守了Bean的生命周期的设计的。

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九、循环依赖流程图