泰州房产网:Spring解决循环依赖,你真的懂了吗?

admin 5个月前 (06-19) 科技 63 1

导读

  • 前几天发表的文章SpringBoot多数据源动态切换和SpringBoot整合多数据源的巨坑中,提到了一个坑就是动态数据源添加@Primary接口就会造成循环依赖异常,如下图:

  • 这个就是典型的构造器依赖,详情请看上面两篇文章,这里不再详细赘述了。本篇文章将会从源码深入解析Spring是如何解决循环依赖的?为什么不能解决构造器的循环依赖?

什么是循环依赖

  • 简单的说就是A依赖B,B依赖C,C依赖A这样就构成了循环依赖。

  • 循环依赖分为构造器依赖和属性依赖,众所周知的是Spring能够解决属性的循环依赖(set注入)。下文将从源码角度分析Spring是如何解决属性的循环依赖。

思路

  • 如何解决循环依赖,Spring主要的思路就是依据三级缓存,在实例化A时调用doGetBean,发现A依赖的B的实例,此时调用doGetBean去实例B,实例化的B的时候发现又依赖A,如果不解决这个循环依赖的话此时的doGetBean将会无限循环下去,导致内存溢出,程序奔溃。spring引用了一个早期对象,并且把这个"早期引用"并将其注入到容器中,让B先完成实例化,此时A就获取B的引用,完成实例化。

三级缓存

  • Spring能够轻松的解决属性的循环依赖正式用到了三级缓存,在AbstractBeanFactory中有详细的注释。
    /**一级缓存,用于存放完全初始化好的 bean,从该缓存中取出的 bean 可以直接使用*/
    private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);

    /**三级缓存 存放 bean 工厂对象,用于解决循环依赖*/
    private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);

    /**二级缓存 存放原始的 bean 对象(尚未填充属性),用于解决循环依赖*/
    private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);
  • 一级缓存:singletonObjects,存放完全实例化属性赋值完成的Bean,直接可以使用。
  • 二级缓存:earlySingletonObjects,存放早期Bean的引用,尚未属性装配的Bean
  • 三级缓存:singletonFactories,三级缓存,存放实例化完成的Bean工厂。

开撸

  • 先上一张流程图看看Spring是如何解决循环依赖的

  • 上图标记蓝色的部分都是涉及到三级缓存的操作,下面我们一个一个方法解析

【1】 getSingleton(beanName):源码如下:

        //查询缓存
        Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
        //缓存中存在并且args是null
        if (sharedInstance != null && args == null) {
            //.......省略部分代码
            
            //直接获取Bean实例
            bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
        }
        
    //getSingleton源码,DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
        //先从一级缓存中获取已经实例化属性赋值完成的Bean
        Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
        //一级缓存不存在,并且Bean正处于创建的过程中
        if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
            synchronized (this.singletonObjects) {
                //从二级缓存中查询,获取Bean的早期引用,实例化完成但是未赋值完成的Bean
                singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
                //二级缓存中不存在,并且允许创建早期引用(二级缓存中添加)
                if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
                    //从三级缓存中查询,实例化完成,属性未装配完成
                    ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
                    if (singletonFactory != null) {
                        singletonObject = singletonFactory.getObject();
                            //二级缓存中添加
                        this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
                        //从三级缓存中移除
                        this.singletonFactories.remove(beanName);
                    }
                }
            }
        }
        return singletonObject;
    }
        

  • 从源码可以得知,doGetBean最初是查询缓存,一二三级缓存全部查询,如果三级缓存存在则将Bean早期引用存放在二级缓存中并移除三级缓存。(升级为二级缓存)

【2】addSingletonFactory:源码如下


        //中间省略部分代码。。。。。
        //创建Bean的源码,在AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean方法中
        if (instanceWrapper == null) {
            //实例化Bean
            instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
        }
        //允许提前暴露
        if (earlySingletonExposure) {
            //添加到三级缓存中
            addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
        }
        try {
            //属性装配,属性赋值的时候,如果有发现属性引用了另外一个Bean,则调用getBean方法
            populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
            //初始化Bean,调用init-method,afterproperties方法等操作
            exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
        }
        }

//添加到三级缓存的源码,在DefaultSingletonBeanRegistry#addSingletonFactory
protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
        synchronized (this.singletonObjects) {
            //一级缓存中不存在
            if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {
                //放入三级缓存
                this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);
                //从二级缓存中移除,
                this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
                this.registeredSingletons.add(beanName);
            }
        }
    }
  • 从源码得知,Bean在实例化完成之后会直接将未装配的Bean工厂存放在三级缓存中,并且移除二级缓存

【3】addSingleton:源码如下:

//获取单例对象的方法,DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton
//调用createBean实例化Bean
singletonObject = singletonFactory.getObject();

//。。。。中间省略部分代码  

//doCreateBean之后才调用,实例化,属性赋值完成的Bean装入一级缓存,可以直接使用的Bean
addSingleton(beanName, singletonObject);

//addSingleton源码,在DefaultSingletonBeanRegistry#addSingleton方法中
protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
        synchronized (this.singletonObjects) {
            //一级缓存中添加
            this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject);
            //移除三级缓存
            this.singletonFactories.remove(beanName);
            //移除二级缓存
            this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
            this.registeredSingletons.add(beanName);
        }
    }


                
  • 总之一句话,Bean添加到一级缓存,移除二三级缓存。

扩展

【1】为什么Spring不能解决构造器的循环依赖?

  • 从流程图应该不难看出来,在Bean调用构造器实例化之前,一二三级缓存并没有Bean的任何相关信息,在实例化之后才放入三级缓存中,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。

【2】为什么多实例Bean不能解决循环依赖?

  • 多实例Bean是每次创建都会调用doGetBean方法,根本没有使用一二三级缓存,肯定不能解决循环依赖。

总结

  • 根据以上的分析,大概清楚了Spring是如何解决循环依赖的。假设A依赖B,B依赖A(注意:这里是set属性依赖)分以下步骤执行:
  1. A依次执行doGetBean、查询缓存、createBean创建实例,实例化完成放入三级缓存singletonFactories中,接着执行populateBean方法装配属性,但是发现有一个属性是B的对象。
  2. 因此再次调用doGetBean方法创建B的实例,依次执行doGetBean、查询缓存、createBean创建实例,实例化完成之后放入三级缓存singletonFactories中,执行populateBean装配属性,但是此时发现有一个属性是A对象。
  3. 因此再次调用doGetBean创建A的实例,但是执行到getSingleton查询缓存的时候,从三级缓存中查询到了A的实例(早期引用,未完成属性装配),此时直接返回A,不用执行后续的流程创建A了,那么B就完成了属性装配,此时是一个完整的对象放入到一级缓存singletonObjects中。
  4. B创建完成了,则A自然完成了属性装配,也创建完成放入了一级缓存singletonObjects中。
  • Spring三级缓存的应用完美的解决了循环依赖的问题,下面是循环依赖的解决流程图。

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