文章目录
1.什么是循环依赖？2.解决循环依赖思路3. 使用了三级缓存还有什么问题？怎么解决的？4. 手写伪代码解决缓存依赖5. 二级缓存能否解决循环依赖，三级缓存存在的意义6. Spring中解决循环依赖源码6. 多例和构造器注入为什么无法解决循环依赖7. 如何进行扩展8. spring在创建bean的时候，在哪里创建的动态代理？9. spring是如何检测循环依赖的1.什么是循环依赖？
所所谓的循环依赖是指，A 依赖 B，B 又依赖 A，它们之间形成了循环依赖。或者是 A 依赖 B，B 依赖 C，C 又依 赖 A。它们之间的依赖关系如下：
循环依赖代码如下：
public class InstanceA {@Autowiredprivate InstanceB instanceB; // InstanceA中依赖InstanceB}
public class InstanceB {@Autowiredprivate InstanceA instanceA; // InstanceB中依赖InstanceA}
无论先创建InstanceA还是InstanceB时，都会发生循环依赖！
2.解决循环依赖思路
为了更加理解循环依赖的解决思路，尝试通过手写伪代码代码来实现Bean的初始化过程，在这之前先分析一下一、二、三级缓存 存在的意义，以及解决了什么问题吧！
只使用一级缓存时：
先看一下流程图：中间的闭环就是循环依赖
为了解决循环依赖导致的闭环问题，我们可以在闭环中增加一个出口，具体做法是：修改把bean放入一级缓存的时机，以前是属性赋值、初始化完成后才放进去，现修改为实例化完成后就先加入缓存中。并在获取某个对象时先去一级缓存中找一下，找到了直接返回，这样可以解决单线程的缓存依赖！如图所示
但是这里又会带来一个新的问题，就是在多线程模式下，如果别的线程从一级缓存中获取到的是实例化后的类，这样明显是不可行的，因为这个类并不完整，是纯净的Bean，属性并没有真正被赋值！为了解决这个问题，二级缓存应运而生，初衷是分离完整bean和不完整的bean。
为什么要使用二级缓存？
二级缓存作用是：暴露早期对象，为了将成熟bean 和 纯净bean 分离。
还有一点关于bean的Aop动态代理的问题，我们都知道Bean的aop动态代理创建是在初始化之后，但是循环依赖的Bean如果使用了AOP。 那无法等到解决完循环依赖再创建动态代理， 因为这个时候已经注入属性。 所以如果循环依赖的Bean使用了aop. 需要提前创建aop。 此时使用二级缓存存储调动态代理的BeanPostProcessor也可以解决Aop的问题，
if(二级缓存有说明是循环依赖？){二级缓存 = 调用创建动态代理BeanPostProcessor返回代理bean（判断是否使用aop，没有依然返回原实例）；}
所以说二级缓存确实完全可以解决循环依赖的任何情况：包括扩展能力（因为也可以在这里调用BeanPostProcessor, 当然AOP也是基于BeanPostProcessor,虽然也当然可以解决），那要三级缓存干啥？
为什么要是用三级缓存？
其实三级缓存的说法众说纷纭，我们只能这样解释： Spring的方法职责都比较单例，一个方法通常只做一件事， getBean就是获取bean 但是调用创建动态代理BeanPostProcessor 是属于create的过程中的， 如果在这里明显代码比较耦合，阅读性也不太好。 所以为了解耦、方法职责单一、方便后期维护， 将调用创建动态代BeanPostProcessor 放在createBean中是最合适不过了， 但是我们判断当前是否循环依赖还是要写在getSingleton里面啊，这怎么办：
三级缓存 存一个函数接口，函数接口实现 创建动态代理调用BeanPostProcessor 。为了避免重复创建， 调用把返回的动态代理对象或者原实例存储在二级缓存，三个缓存完美解决解耦、扩展、性能、代码阅读性。
3. 使用了三级缓存还有什么问题？怎么解决的？
使用了三级缓存，多线程模式下还是可能读取到不完整的bean，像这种线程安全问题，正常开发中基本遇不到，但是spring允许有这种操作，那spring怎么来解决的呢？答案肯定是加锁来解决。spring中加了两把锁解决了线程安全问题！，来看下Spring源码怎么解决的！
第一把锁
@Nullableprotected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {// 第一步:我们尝试去一级缓存获取Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);// 一级缓存没有，如标记为正在创建的话，就去二级缓存中找if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {//这里加锁，阻塞其他线程，等待属性赋值完成synchronized (this.singletonObjects) {//尝试去二级缓存中获取对象singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);// 二级缓存中也没有获取到对象if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {//直接从三级缓存中获取 ObjectFactory对象 这个对接就是用来解决循环依赖的关键所在ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);//从三级缓存中获取到对象不为空if (singletonFactory != null) {singletonObject = singletonFactory.getObject();//把早期对象放置在二级缓存,this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);//ObjectFactory 包装对象从三级缓存中删除掉this.singletonFactories.remove(beanName);}}}}return singletonObject;}
将要从二级缓存获取对象时加锁，此时阻塞其他线程，直到当前线程把对象属性赋值完成，并放入一级缓存中后，在允许其他线程执行！
第二把锁：
sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {try {//进入创建bean的逻辑return createBean(beanName, mbd, args);}
进入getSingleton创建中即可看到
public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {Assert.notNull(beanName, "Bean name must not be null");//加锁synchronized (this.singletonObjects) {//其他线程从一级缓存获取一下成熟的beanObject singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);。。。。。 //省略代码
这把锁锁的就是当前线程创建bean的过程，包括属性赋值、实例化、放入一级缓存都在锁范围内！保证了操作原子性。当前线程释放锁后，其他线程直接可以从一级缓存获取到成熟的bean！使用了两把锁就解决了线程安全问题！
4. 手写伪代码解决缓存依赖
InstanceA 和 InstanceB 循环依赖
public class InstanceA {@Autowiredprivate InstanceB instanceB; // InstanceA中依赖InstanceB}
public class InstanceB {@Autowiredprivate InstanceA instanceA; // InstanceB中依赖InstanceA}
模拟Aop代理类
public class JdkProxyBeanPostProcessor implements SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor {public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) throws BeansException {// 假设:A 被切点命中 需要创建代理 @PointCut("execution(* *..InstanceA.*(..))")if(bean instanceof InstanceA) {JdkDynimcProxy jdkDynimcProxy = new JdkDynimcProxy(bean);return jdkDynimcProxy.getProxy();}return bean;}}
模拟spring解决循环依赖过程
public class MainStart_my {// beanDefinition集合private static Map<String, BeanDefinition> beanDefinitionMap = new ConcurrentHashMap<>();// 一级缓存 存的是完整的bean 单例池public static Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>();//二级缓存 暴露早期对象，为了将成熟Bean 和 纯净bean 分离，避免多线程时读取不到完整的beanpublic static Map<String, Object> earlySingletonObjects = new ConcurrentHashMap<>();// 三级缓存public static Map<String, ObjectFactory> singletonFactories = new ConcurrentHashMap<>();// 循环依赖标识public static Set<String> singletonsCurrennlyInCreation = new HashSet<>();public static void main(String[] args) throws Exception {//先加载 InstanceA、B 的 bean定义RootBeanDefinition aBeanDefinition = new RootBeanDefinition(InstanceA.class);RootBeanDefinition bBeanDefinition = new RootBeanDefinition(InstanceB.class);beanDefinitionMap.put("instanceA", aBeanDefinition);beanDefinitionMap.put("instanceB", bBeanDefinition);//根据bean定义创建Beanfor (String key : beanDefinitionMap.keySet()) {getBean(key);}}public static Object getBean(String beanName) throws IllegalAccessException, InstantiationException {//递归终止条件：如果一级缓存中有，直接拿走Object singleton = getSingleton(beanName);if (!ObjectUtils.isEmpty(singleton)) {return singleton;}Object instanceBean = null;//第二把锁：锁住当前bean的创建过程synchronized (singletonObjects) {// 加入正在创建集合if (!singletonsCurrennlyInCreation.contains(beanName)) {singletonsCurrennlyInCreation.add(beanName);}//1. 根据beanName 实例化bean//必须强转成RootBeanDefinition，否则没有获取Class的方法RootBeanDefinition beanDefinition = (RootBeanDefinition) beanDefinitionMap.get(beanName);Class<?> beanClass = beanDefinition.getBeanClass();instanceBean = beanClass.newInstance();// 只在循环依赖的情况下在实例化后创建proxy 判断当前是不是循环依赖Object finalInstanceBean = instanceBean;singletonFactories.put(beanName, () -> new JdkProxyBeanPostProcessor().getEarlyBeanReference(finalInstanceBean, beanName));//2. 属性赋值Field[] declaredFields = beanClass.getDeclaredFields();for (Field declaredField : declaredFields) {Autowired annotation = declaredField.getAnnotation(Autowired.class);if (annotation != null) {declaredField.setAccessible(true);String name = declaredField.getName();Object bean = getBean(name); //A中需要注入B，递归调用，获取B的实例注入A的属性中declaredField.set(instanceBean, bean);}}// 3.初始化 init-mthod,省略....// 由于递归完后A 还是原实例，， 所以要从二级缓存中拿到proxy 。if (earlySingletonObjects.containsKey(beanName)) {instanceBean = earlySingletonObjects.get(beanName);}// 添加到一级缓存 AsingletonObjects.put(beanName, instanceBean);// remove 二级缓存和三级缓存 省略....}return instanceBean;}private static Object getSingleton(String beanName) {// 先从一级缓存中拿Object bean = singletonObjects.get(beanName);// 说明是循环依赖if (bean == null && singletonsCurrennlyInCreation.contains(beanName)) {//将要从二级缓存获取对象时加锁，此时阻塞其他线程synchronized (singletonObjects) {bean = earlySingletonObjects.get(beanName);// 如果二级缓存没有就从三级缓存中拿if (bean == null) {// 从三级缓存中拿ObjectFactory factory = singletonFactories.get(beanName);if (factory != null) {bean = factory.getObject(); // 拿到动态代理earlySingletonObjects.put(beanName, bean);}}}}return bean;}}
5. 二级缓存能否解决循环依赖，三级缓存存在的意义
首先说明一下一二三级缓存的意义：
三级缓存分别是：
singletonObject：一级缓存，该缓存key = beanName, value = bean;这里的bean是已经创建完成的，该bean经历过实例化->属性填充->初始化以及各类的后置处理。因此，一旦需要获取bean时，我们第一时间就会寻找一级缓存
earlySingletonObjects：二级缓存，该缓存key = beanName, value = bean;这里跟一级缓存的区别在于，该缓存所获取到的bean是提前曝光出来的，是还没创建完成的。也就是说获取到的bean只能确保已经进行了实例化，但是属性填充跟初始化肯定还没有做完，因此该bean还没创建完成，仅仅能作为指针提前曝光，被其他bean所引用
singletonFactories：三级缓存，不是用来存bean的实例，而是用来存函数接口、钩子函数的！该缓存key = beanName, value =beanFactory;在bean实例化完之后，属性填充以及初始化之前，如果允许提前曝光，spring会将实例化后的bean提前曝光，也就是把该bean转换成beanFactory并加入到三级缓存。在需要引用提前曝光对象时再通过singletonFactory.getObject()获取。
这里抛出问题，如果我们直接将提前曝光的对象放到二级缓存earlySingletonObjects，Spring循环依赖时直接取就可以解决循环依赖了，为什么还要三级缓存singletonFactory然后再通过getObject()来获取呢？这不是多此一举？
我们回到添加三级缓存，添加SingletonFactory的地方，看看getObject()到底做了什么操作
this.addSingletonFactory(beanName, () -> {return this.getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);});
可以看到在返回getObject()时，多做了一步getEarlyBeanReference操作，这步操作是BeanPostProcess的一种，也就是给子类重写的一个后处理器，目的是用于被提前引用时进行拓展。即：曝光的时候并不调用该后置处理器，只有曝光，且被提前引用的时候才调用，确保了被提前引用这个时机触发。
6. Spring中解决循环依赖源码
Spring的finishBeanFactoryInitialization方法会遍历bean定义池，拿到每一个bean定义，然后开始通过反射创建bean对象。循环依赖就发生在创建bean的doGetBean方法中
protected <T> T doGetBean(final String name, @Nullable final Class<T> requiredType,@Nullable final Object[] args, boolean typeCheckOnly) throws BeansException {final String beanName = transformedBeanName(name);Object bean;// 1.可以看到，与伪代码一样，上来就调用getSingleton()方法// 这个方法内部做了很多事情，如果一级缓存中没有会操作 二、三级缓存！// 下文会进入方法内部分析Object sharedInstance = getSingleton(beanName);// 2.第一次创建时，一级缓存中不存在实例，sharedInstance 为nullif (sharedInstance == null）{//省略代码。。。。。。 if (mbd.isSingleton()) {// 3.如果sharedInstance == null ，则开始创建bean// 注意：这个getSingleton与上面那个不一样，这个方法内部有一个ObjectFactory对象// ObjectFactory对象作为一个钩子函数，当调用其内部的getObject()方法时，// 会回调createBean方法sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {try {// 调用ObjectFactory对象的getObject()方法时，// 会回调 createBean 方法return createBean(beanName, mbd, args);}catch (BeansException ex) {destroySingleton(beanName);throw ex;}});bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);}//省略代码。。。。。。 return (T) bean;}
如上代码，可以看到当拿到bean定义开始创建bean时，首先会调用getSingleton(beanName)方法，去一、二、三级缓存中尝试获取一下要创建的对象
如果一级缓存中存在该对象，直接返回即可，由于对象是第一次创建，一级缓存单例池中肯定是没有的。如果不存在，且当前对象正在被创建，说明发生了循环依赖，则先去二级缓存中取 如果二级缓存中有该对象，则直接返回如果二级缓存中没有该对象，则去三级缓存中取，三级缓存不是存的bean对象，而是存的钩子函数ObjectFactory如果钩子函数为空，说明该对象是第一次创建，返回对象为null，执行外部的createBean方法创建对象如果钩子函数不为空，则执行钩子函数的getObject()方法，实际调用的是钩子函数的createBean方法进行创建对象然后把对象放入二级缓存，此处可以是原对象，也可以是proxy代理增强后的对象最后删除三级缓存中的钩子函数ObjectFactory！
@Nullableprotected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {// 1.如果一级缓存中存在该对象，直接返回即可Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);// 2.如果不存在，且当前对象正在被创建，说明发生了循环依赖if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {synchronized (this.singletonObjects) {// 3.则先去二级缓存中取singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {// 4.如果二级缓存中没有该对象，则去三级缓存中取，// 三级缓存不是存的bean对象，而是存的钩子函数`ObjectFactory`ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);if (singletonFactory != null) {// 5.如果钩子函数不为空，则执行钩子函数的`getObject()`方法// 实际调用的是钩子函数的`createBean`方法进行创建对象singletonObject = singletonFactory.getObject();// 6.然后把对象放入二级缓存，此处可以是原对象，也可以是代理增强后的对象this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);// 7.最后删除三级缓存中的钩子函数`ObjectFactory`！this.singletonFactories.remove(beanName);}}}}// 8.最终返回对象，可以是null，也可以是对象！return singletonObject;}
当第一次创建对象时，一级缓存单例池中肯定是没有该对象的，所以会跳出getSingleton(beanName)方法，进入getSingleton(beanName,ObjectFactory)方法中，注意这两个方法是重载方法！其中ObjectFactory是一个函数式接口，内部只有一个getObject()方法
public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {Assert.notNull(beanName, "Bean name must not be null");//加锁防并发synchronized (this.singletonObjects) {//再次从一级缓存中获取对象Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);//如果一级缓存没有if (singletonObject == null) {.......//省略代码//把该对象标记为正在创建，放进正在创建的集合 singletonsCurrentlyInCreation 中beforeSingletonCreation(beanName);boolean newSingleton = false;boolean recordSuppressedExceptions = (this.suppressedExceptions == null);if (recordSuppressedExceptions) {this.suppressedExceptions = new LinkedHashSet<>();}try {//调用钩子函数的 getObject 方法，singletonObject = singletonFactory.getObject();}.......//省略代码======================= 钩子函数 getObject() 的实现为createBean() ===============sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {try {// 钩子函数：匿名内部类的形式// singletonFactory.getObject() 其实调用的是 createBeanreturn createBean(beanName, mbd, args);}
由于调用了钩子函数ObjectFactory的getObject方法，其实就是调用createBean，执行类的创建逻辑：
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)throws BeanCreationException {BeanWrapper instanceWrapper = null;if (mbd.isSingleton()) {instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);}// 1.利用反射实例化if (instanceWrapper == null) {instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);}.......//省略代码// 2. 判断该对象是否是早期对象 且正在创建boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));if (earlySingletonExposure) {// 3.如果是正在创建，把该对象放入三级缓存！// 在这里又用的是ObjectFactory的钩子函数，可以处理AOP// 如果下边属性赋值发生了循环依赖，则需要在属性赋值之前执行代理逻辑！这个代理逻辑就在三级缓存的钩子函数里// 发生循环依赖时，递归的调用doGetBean方法，由于此处对象实例已放入三级缓存，所以第二次递归即可获取到循环依赖的对象引用！addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));}Object exposedObject = bean;try {// 4. 属性赋值，可能发生循环依赖// 发生循环依赖时，递归的调用doGetBean方法，上述逻辑再走一次！populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);// 5. 初始化回调exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);}.......//省略代码if (earlySingletonExposure) {// 如果发生了循环依赖，由于此时还是原实例， 所以要从二级缓存中拿到proxy 。Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);if (earlySingletonReference != null) {if (exposedObject == bean) {exposedObject = earlySingletonReference;}}}.......//省略代码return exposedObject;}
如果属性赋值时发生了循环依赖，则递归调用链路如下所示：一共要经历三次doGetBean方法
6. 多例和构造器注入为什么无法解决循环依赖
spring属性依赖注入的三种方式：
字段注入
@Autowired //平时常用的Autowired注入方式private UserService userService;
构造器注入
@RestControllerpublic class UserController {private final UserService userService;//要声明一个构造器public UserController(UserService userService){this.userService = userService;}}
Setter 方法注入
private UserService userService;//和字段注入差不多，只是这里是将@Autowired注解放到setter方法上@Autowired public void setUserService(UserService userService){this.userService = userService;}
问题： 为什么多例Bean不能解决循环依赖？
只有单例的bean会通过三级缓存提前暴露来解决循环依赖的问题，而非单例的bean，每次从容器中获取都是一个新的对象，都会重新创建，所以多例的bean是没有缓存的，不会将其放到三级缓存中。
问题： 为什么Spring不能解决构造器注入的循环依赖？
循环依赖的解决是实例化后通过三级缓存来解决的，但构造器是在实例化时调用的，此时bean还没有实例化完成。如果此时出现了循环依赖，一二三级缓存并没有Bean实例的任何相关信息，因此当getBean的时候缓存并没有命中，这样就抛出了循环依赖的异常了。
总结：spring的三级缓存解决的是实例化之后属性赋值的循环依赖，构造器被调用是在实例化之前，所以无法解决构造器的循环依赖！
构造器循环依赖解决：使用@Lazy注解
@Component//@RequiredArgsConstructorpublic class Atest {private final Btest btest;public Atest(@Lazy Btest btest) {this.btest = btest;}}
7. 如何进行扩展
在doCreateBean方法中，实例化对象之后，会将该对象放入三级缓存中，此处的钩子函数ObjectFactory的内部调用了getEarlyBeanReference方法
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
钩子函数的 getEarlyBeanReference方法
protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {Object exposedObject = bean;//判读我们容器中是否有InstantiationAwareBeanPostProcessors类型的后置处理器if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {//获取我们所有的后置处理器for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {//判断我们的后置处理器是不是实现了SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor接口if (bp instanceof SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) {//进行强制转换SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;//挨个调用SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor的getEarlyBeanReferenceexposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);}}}//上面都不成立，返回原始beanreturn exposedObject;}
这个方法很重要 ，我们可以通过SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor的后置处理器来修改我们早期对象的属性,但是spring内部的SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor.getEarlyBeanReference没有做任何的处理，正符合spring开放式接口规范， 留给我们扩展
扩展案例
@Component// 放入三级缓存时，为某些类加上动态代理！public class TulingBPP implements SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor {public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) throws BeansException {if(beanName.equals("instanceA") || beanName.equals("instanceB")) {JdkDynimcProxy jdkDynimcProxy = new JdkDynimcProxy(bean);return jdkDynimcProxy.getProxy();}return bean;}}
8. spring在创建bean的时候，在哪里创建的动态代理？
①：如果没有循环依赖的话，在bean初始化完成后创建动态代理②：如果有循环依赖，在bean实例化之后创建！9. spring是如何检测循环依赖的
利用循环依赖标识
/** 该集合缓存了当前正在创建bean的名称 */private final Set<String> singletonsCurrentlyInCreation =Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(16));
在创建一个bean时，会把这个bean放入循环依赖标识的集合中，在获取bean的时候，先从一级缓存中拿，如果一级缓存中没有，且循环依赖标识的集合中有，就说明这个类是发生了循环依赖
/*** 若在第一级缓存中没有获取到对象,并且singletonsCurrentlyInCreation这个list包含该beanName* IOC容器初始化加载单实例bean的时候第一次进来的时候 该集合中一般返回空,但是循环依赖的时候可以满足该条件*/if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {.....}
