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Spring源码剖析之Spring处理循环依赖的问题

时间：2021-09-18 11:44     来源/作者：墨家巨子@俏如来

前言

你是不是被这个骚气的标题吸引进来的，_ 喜欢我的文章的话就给个好评吧，你的肯定是我坚持写作最大的动力，来吧兄弟们，给我一点动力

Spring如何处理循环依赖？这是最近较为频繁被问到的一个面试题，在前面Bean实例化流程中，对属性注入一文多多少少对循环依赖有过介绍，这篇文章详细讲一下Spring中的循环依赖的处理方案。

什么是循环依赖

依赖指的是Bean与Bean之间的依赖关系，循环依赖指的是两个或者多个Bean相互依赖，如：

Spring源码剖析之Spring处理循环依赖的问题

构造器循环依赖

代码示例：

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public class BeanA {
 
    private BeanB beanB;
 
    public BeanA(BeanB beanB){
        this.beanB = beanB;
    }
}
 
public class BeanB {
 
    private BeanA beanA;
 
    public BeanB(BeanA beanA){
        this.beanA = beanA;
    }
}

配置文件

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<bean id="beanA" class="cn.itsource._01_di.BeanA" >
        <constructor-arg type="cn.itsource._01_di.BeanB" ref="beanB"  />
 </bean>
 
 
 <bean id="beanB" class="cn.itsource._01_di.BeanB"  >
         <constructor-arg type="cn.itsource._01_di.BeanA" ref="beanA" />
 </bean>

Setter循环依赖

代码示例

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public class BeanA {
 
    private BeanB beanB;
 
    public void setBeanB(BeanB beanB){
        this.beanB = beanB;
    }
}
 
@Data
public class BeanB {
 
    private BeanA beanA;
 
    public void setBeanA(BeanA beanA){
        this.beanA = beanA;
    }
}

配置文件

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<bean id="beanA" class="cn.itsource._01_di.BeanA" >
    <property name="beanB" ref="beanB" />
</bean>
 
<bean id="beanB" class="cn.itsource._01_di.BeanB">
    <property name="beanA" ref="beanA" />
</bean>

循环依赖包括: 构造器注入循环依赖 set ， 注入循环依赖 和 prototype模式Bean的循环依赖。Spring只解决了单利Bean的 setter 注入循环依赖，对于构造器循环依赖，和 prototype模式的循环依赖是无法解决的，在创建Bean的时候就会抛出异常 ：“BeanCurrentlyInCreationException” ,

循环依赖控制开关在 AbstractRefreshableApplicationContext 容器工厂类中有定义：

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public abstract class AbstractRefreshableApplicationContext extends AbstractApplicationContext {
 
    @Nullable
    private Boolean allowBeanDefinitionOverriding;
    //是否允许循环依赖
    @Nullable
    private Boolean allowCircularReferences;
    
    //设置循环依赖
    public void setAllowCircularReferences(boolean allowCircularReferences) {
        this.allowCircularReferences = allowCircularReferences;
    }

默认情况下是允许Bean之间的循环依赖的，在依赖注入时Spring会尝试处理循环依赖。如果将该属性配置为“false”则关闭循环依赖，当在Bean依赖注入的时遇到循环依赖时抛出异常。可以通过如下方式关闭,但是一般都不这么做

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ClassPathXmlApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("bean.xml");
//禁用循环依赖
applicationContext.setAllowCircularReferences(false);
//刷新容器
applicationContext.refresh();
...

构造器循环依赖处理

构造器是不允许循环依赖的，动动你的小脑瓜想一想，比如：A 依赖 B ，B依赖C，C依赖A，在实例化A的时候，构造器需要注入B，然后Spirng会实例化B，此时的A属于“正在创建”的状态。当实例化B的时候，发现构造器需要注入C，然后去实例化C，然而实例化C的时候又需要注入A的实例，这样就造成了一个死循环，永远无法先实例化出某一个Bean,所以Spring遇到这里构造器循环依赖会直接抛出异常。

那么Spring到底是如何做的呢？

  1. 首先Spring会走Bean的实例化流程尝试创建 A 的实例 ，在创建实例之间先从 “正在创建Bean池” (一个缓存Map而已)中去查找A 是否正在创建，如果没找到，则将 A 放入 “正在创建Bean池”中，然后准备实例化构造器参数 B。
  2. Spring会走Bean的实例化流程尝试创建 B 的实例 ，在创建实例之间先从 “正在创建Bean池” (一个缓存Map而已)中去查找B 是否正在创建，如果没找到，则将 B 放入 “正在创建Bean池”中，然后准备实例化构造器参数 A。
  3. Spring会走Bean的实例化流程尝试创建 A 的实例 ，在创建实例之间先从 “正在创建Bean池” (一个缓存Map而已)中去查找A 是否正在创建。
  4. 此时：Spring发现 A 正处于“正在创建Bean池”，表示出现构造器循环依赖，抛出异常：“BeanCurrentlyInCreationException”

DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton

下面我们以 BeanA 构造参数依赖BeanB, BeanB 构造参数依赖BeanA 为例来分析。

当Spring的IOC容器启动，尝试对单利的BeanA进行初始化，根据之前的分析我们知道，单利Bean的创建入口是 AbstractBeanFactory#doGetBean 在该方法中会先从单利Bean缓存中获取，如果没有代码会走到：DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton(jString beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) 方法中 ,在该方法中会先对把创建的Bean加入 一个名字为 singletonsCurrentlyInCreation 的 ConcurrentHashMap中，意思是该Bean正在创建中，然后调用 ObjectFactory.getObject() 实例化Bean ， 假设 BeanA 进入了该方法进行实例化：

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//正在创建中的Bean
private final Set<String> singletonsCurrentlyInCreation =
            Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(16));
 
public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
        ...省略...
        //把该Bean的名字加入 singletonsCurrentlyInCreation 正在创建池 中
        beforeSingletonCreation(beanName);
        boolean newSingleton = false;
        boolean recordSuppressedExceptions = (this.suppressedExceptions == null);
        if (recordSuppressedExceptions) {
            this.suppressedExceptions = new LinkedHashSet<>();
        }
        try {
            //调用ObjectFactory创建Bean的实例
            singletonObject = singletonFactory.getObject();
            newSingleton = true;
        }
...省略...
 
 
//如果singletonsCurrentlyInCreation中没该Ｂｅａｎ，就把该Bean存储到singletonsCurrentlyInCreation中，
//如果 singletonsCurrentlyInCreation 中有 该Bean，就报错循环依赖异常BeanCurrentlyInCreationException
//也就意味着同一个beanName进入该方法2次就会抛异常
protected void beforeSingletonCreation(String beanName) {
        if (!this.inCreationCheckExclusions.contains(beanName) && !this.singletonsCurrentlyInCreation.add(beanName)) {
            throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
        }
    }

beforeSingletonCreation 方法非常关键 ，它会把beanName加入 singletonsCurrentlyInCreation，一个代表“正在创建中的Bean”的ConcurrentHashMap中。

  • 如果singletonsCurrentlyInCreation中没该beanName，就把该Bean存储到singletonsCurrentlyInCreation中，
  • 如果 singletonsCurrentlyInCreation 中有 该Bean，就报错循环依赖异常BeanCurrentlyInCreationException

【注意】也就意味着同一个beanName进入该方法2次就会抛异常 , 现在BeanA已经加入了singletonsCurrentlyInCreation

AbstractAutowireCapableBeanFactory#autowireConstructor

我们前面分析过 ObjectFactory.getObject实例化Bean的详细流程，这里我只是大概在复盘一下就行了。因为我们的BeanA的构造器注入了一个BeanB,所以 代码最终会走到AbstractAutowireCapableBeanFactory#autowireConstructor ，通过构造器来实例化BeanA(在属性注入那一章有讲到 ) 。

在autowireConstructor 方法中会通过 ConstructorResolver#resolveConstructorArguments 来解析构造参数，调用 BeanDefinitionValueResolver 去把 ref="beanB" 这种字符串的引用变成一个实实在在的Bean，即BeanB,所以在 BeanDefinitionValueResolver 属性值解析器中又会去实例化BeanB,同样会走到 DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton 中把BeanB加入 singletonsCurrentlyInCreation “正在创建Bean池”中，然后调用ObjectFactory.getObject实例化BeanB。

低于BeanB而已同样需要通过构造器创建，BeanB构造器参数依赖了BeanA，也就意味着又会调用 BeanDefinitionValueResolver 去把 ref=“beanA” 这种字符串引用变成容器中的BeanA的Bean实例，然后代码又会走到 DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton。然后再一次的尝试把BeanA加入singletonsCurrentlyInCreation “正在创建Bean池”。

此时问题就来了，在最开始创建BeanA的时候它已经加入过一次“正在创建Bean” 池，这会儿实例化BeanB的时候，由于构造器参数依赖了BeanA，导致BeanA又想进入“正在创建Bean” 池 ，此时 Spring抛出循环依赖异常：

Error creating bean with name ‘beanA': Requested bean is currently in creation: Is there an unresolvable circular reference?

到这，Spring处理构造器循环依赖的源码分析完毕。

setter循环依赖处理

setter循环依赖是可以允许的。Spring是通过提前暴露未实例化完成的Bean的 ObjectFactory 来实现循环依赖的，这样做的目的是其他的Bean可以通过 ObjectFactory 引用到该Bean。

实现流程如下：

  1. Spring创建BeanA,通过无参构造实例化，并暴露一个ObjectFactory，用来获取创建中的BeanA,然后把BeanA添加到“正在创建Bean池”中，然后通过setter注入BeanB
  2. Spring创建BeanB,通过无参构造实例化，并暴露一个ObjectFactory，用来获取创建中的BeanB,然后把BeanB添加到“正在创建Bean池”中，然后通过setter注入BeanA
  3. 在BeanB通过setter注入BeanA时，由于BeanA 提前暴露了ObjectFactory ，通过它返回一个提前暴露一个创建中的BeanA。
  4. 然后完成BeanB的依赖注入

AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean

我们以BeanA 通过settter依赖BeanB,BeanB通过setter 依赖BeanA为例来分析一下源码，在之前的Bean实例化流程分析过程中我们了解到，Bean的实例化会走AbstractBeanFactory#doGetBean，然后查找单利缓存中是否有该Bean ，如果没有就调用 DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton，方法会把BeanA加入 singletonsCurrentlyInCreation “创建中的Bean池”，然后调用ObjectFactory.getObject创建Bean.

org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#doGetBean 源码：

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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;
 
        // Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
        //缓存中获取Bean,解决了循环依赖问题
        Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
        ...缓存中没有走下面...
        if (mbd.isSingleton()) {
                    //走 DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton ，方法会把bean加入“正在创建bean池”
                    //然后调用ObjectFactory实例化Bean
                    sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
                        try {
                            return createBean(beanName, mbd, args);
                        }
                        catch (BeansException ex) {
                            // Explicitly remove instance from singleton cache: It might have been put there
                            // eagerly by the creation process, to allow for circular reference resolution.
                            // Also remove any beans that received a temporary reference to the bean.
                            destroySingleton(beanName);
                            throw ex;
                        }
                    });
                    bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
                }

第一次进来，缓存中是没有BeanA的，所有会走 getSingleton 方法，然后代码最终会走到AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean 方法中 。

AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean源码：

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protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)
            throws BeanCreationException {
 
        // Instantiate the bean.
        BeanWrapper instanceWrapper = null;
        if (mbd.isSingleton()) {
            instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
        }
        if (instanceWrapper == null) {
        //实例化Bean
            instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
        }
        ...省略...
        //如果是单利 ，如果是允许循环依赖，如果 beanName 出于创建中，已经被添加到“创建中的bean池”
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
                isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
        if (earlySingletonExposure) {
            if (logger.isDebugEnabled()) {
                logger.debug("Eagerly caching bean '" + beanName +
                        "' to allow for resolving potential circular references");
            }
            //把ObjectFactory 添加到 singletonFactories 中。
            addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
        }
        
    try {
        //走依赖注入流程
            populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
            exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
        }
 
 
//缓存单利Bean的创建工厂，用于解决循环依赖
protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
        Assert.notNull(singletonFactory, "Singleton factory must not be null");
        synchronized (this.singletonObjects) {
            //singletonObjects单利缓存中是否包含Bean
            if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {
                //提前暴露ObjectFactory，把ObjectFactory放到singletonFactories中，
                //后面解决循环依赖，获取Bean实例的时候会用到
                this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);
                //早期单利bean缓存中移除Bean
                this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
                //把注册的Bean加入registeredSingletons中
                this.registeredSingletons.add(beanName);
            }
        }
    }

该方法中把BeanA实例化好之后，会把ObjectFactory存储到一个 singletonFactories (HashMap)中来提前暴露Bean的创建工厂，用于解决循环依赖【重要】，然后调用 populateBean 走属性注入流程。

属性注入会通过BeanDefinition得到bean的依赖属性，然后调用 AbstractAutowireCapableBeanFactory#applyPropertyValues ，把属性应用到对象上。在applyPropertyValues 方法中最终调用 BeanDefinitionValueResolver#resolveValueIfNecessary 解析属性值，比如：ref=“beanB” 这种字符串引用变成 对象实例的引用。

在BeanDefinitionValueResolver解析依赖的属性值即：BeanB的时候，同样会触发BeanB的实例化，代码会走到AbstractBeanFactory#doGetBean ，然后走方法 DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton 中把BeanB加入 singletonsCurrentlyInCreation “创建中的Bean池”，然后代码会走到AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean 方法中创建BeanB，

该方法中会先实例化BeanB，接着会把BeanB的ObjectFactory存储到 singletonFactories (HashMap)中来提前暴露Bean的创建工厂，用于解决循环依赖，然后调用 populateBean 走属性注入流程。

同样因为BeanB通过Setter 注入了 A，所以在 populateBean 属性注入流程中会解析 ref=“beanA” 为容器中的 BeanA 的实例。

然后会走到 AbstractBeanFactory#doGetBean 中获取BeanA的实例。这个时候流程就不一样了，我们先看一下 AbstractBeanFactory#doGetBean 中的代码

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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;
 
        // Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
        //从缓存中获取Bean
        Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
 
        ...省略...
 
        //如果缓存中没有Bean，就创建Bean
        if (mbd.isSingleton()) {
                    sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
                        try {
                            return createBean(beanName, mbd, args);
                        }
                        catch (BeansException ex) {
                            // Explicitly remove instance from singleton cache: It might have been put there
                            // eagerly by the creation process, to allow for circular reference resolution.
                            // Also remove any beans that received a temporary reference to the bean.
                            destroySingleton(beanName);
                            throw ex;
                        }
                    });
                    bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
                }

在获取单利Bean的实例的时候是会先去单利Bean的缓存中去查看Bean是否已经存在，如果不存在，才会走DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton方法创建Bean。
问题是：此刻单利Bean缓存中已经有BeanA了，因为在最开始BeanA已经出于“正在创建Bean池”中了。我们先来看一下是如何从缓存获取Bean的。

DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton(java.lang.String, boolean)源码如下：

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//allowEarlyReference ：是否创建早期应用，主要用来解决循环依赖
    @Nullable
    protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
        // Quick check for existing instance without full singleton lock
        //从Map中 singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256); 获取单利Bean
 
        //【一级缓存】singletonObject缓存中是否有Bean , 它存储的是已经实例化好的Bean
        Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
 
        //如果singletonObjects中没有Bean，但是Bean出于正在创建池中，即： Set<String> singletonsCurrentlyInCreation中有Bean，
        if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
            
            //【二级缓存】从早期单例对象的缓存 earlySingletonObjects 中获取
            singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
            
            //早期单利对象缓存中也没有，但是允许循环依赖
            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) {
                            
                            //【三级缓存】获取ObjectFactory ， 对象创建工厂,得到Bean创建过程中提前暴露的工厂。
                            ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
                            if (singletonFactory != null) {
                                //通过工厂ObjectFactory 获取对象实例
                                singletonObject = singletonFactory.getObject();
                                //把对象存储到早期缓存中
                                this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
                                //把ObjectFactory移除
                                this.singletonFactories.remove(beanName);
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return singletonObject;
    }

这里就是经典的三级缓存解决Spring循环依赖。你看到了，这里会先从 singletonObjects 单利Bean缓存集合中获取Bean(该缓存是实例化完成了的Bean),如果没有，就从earlySingletonObjects早期对象缓存中获取Bean(该缓存中存放的是还未实例化完成的早期Bean),如果还是没有，就从singletonFactories中得到暴露的ObjectFactory来获取依赖的Bean。然后放入早期缓存中。并把ObjectFactory从singletonFactories中移除。最后返回Bean的实例。

由于在实例化BeanA的时候已经把BeanA的ObjectFactory添加到了 singletonFactories 缓存中，那么这里就会走到 singletonFactory.getObject(); 方法得到BeanA的实例，并且会把BeanA存储到 earlySingletonObjects早期单利Bean缓存中。

BeanA的实例成功返回，那么BeanB的 setter注入成功，代表BeanB实例化完成，那么BeanA的setter方法注入成功，BeanA实例化完成。

prototype模式的循环依赖

对于prototype模式下的Bean不允许循环依赖，因为 这种模式下Bean是不做缓存的，所以就没法暴露ObjectFactory，也就没办法实现循环依赖。

总结

不知道你有没有看晕，反正我但是在源码时的过程是比较辛苦的~~~~(>_<)~~~~ ，这里需要你对前面Bean的实例化流程和属性注入流程比较熟悉，否则就会晕菜。

这里总结一下：

  1. 构造器循环依赖是不允许的，主要通过 singletonsCurrentlyInCreation “正在创建Bean池” 把创建中的Bean缓存起来，如果循环依赖，同一个Bean势必会尝试进入该缓存2次，抛出循环依赖异常。
  2. setter循环依赖是可以允许的。Spring是通过提前暴露未实例化完成的Bean的 ObjectFactory 来实现循环依赖的，这样做的目的是其他的Bean可以通过 ObjectFactory 引用到该Bean 。

在获取依赖的Bean的时候使用到了三级缓存。

下面的面试题你会答了吗？

  1. Spirng支持那种模式下的循环依赖(构造器?，setter?, prototype?)
  2. Spring是如何处理构造器注入循环依赖的？
  3. Spring是如何处理Setter注入循环依赖的？

到此这篇关于Spring源码剖析之Spring处理循环依赖的问题的文章就介绍到这了,更多相关Spring循环依赖内容请搜索服务器之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持服务器之家！

原文链接：https://blog.csdn.net/u014494148/article/details/117879937

标签：
spring 循环依赖 

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