導學

Spring的三級緩存是繞不過去的一個坎兒。面試也經(jīng)常被問到。而網(wǎng)文大多都在講Spring三級緩存的用途，而分析的很好的很少。

接下來整篇文章分析下：Spring為什么要使用三級緩存解決循環(huán)依賴，而不是二級緩存或是一級緩存

先來明白一下Spring實例化一個Bean的過程中幾個重要概念

getBean

通過getBean方法獲取單例Bean，每個bean的創(chuàng)建都是從該方法開始的。

getSingleton

Spring中最最重要的核心邏輯，沒有之一。該方法依次從一級緩存、二級緩存、三級緩存中獲取單例bean對象。

注意：如果從三級緩存中獲取到對象之后，就會被立即移動到二級緩存。下面是源碼

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) {
       singletonObject = singletonFactory.getObject();
       this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
       this.singletonFactories.remove(beanName);
      }
     }
    }
   }
  }
 }
 return singletonObject;
}

三個級別緩存作用

一級緩存：存放最終的單例Bean，里面所有的Bean都是直接能使用的。（這個大家一定都明白就不多說了）

三級緩存：存放一個工廠對象，這個工廠對象有一個getObject方法。工廠一般由lambda表達式組成，在工廠中主要完成了對Aop的代理。執(zhí)行一些Bean的擴展邏輯。

二級緩存：沒錯，先介紹三級緩存是有目的的。二級緩存只有在getSingleton（前文提到）方法中，才會把三級緩存獲得的對象存入二級緩存。并且刪除三級緩存中的工廠對象。至于為什么總結(jié)里會說。

循環(huán)依賴示例

廢話不多說，先給兩個類Aoo和Boo，這兩個類形成循環(huán)依賴，代碼簡單如下。

@Component
public class Aoo {
  @Autowired
  private Boo boo;
}
@Component
public class Boo {
  @Autowired
  private Aoo aoo;
}

循環(huán)依賴執(zhí)行流程

首先Spring會掃描指定的包，把所有標注@Component注解的類順序的實例化。Spring啟動時，容器中沒有任何bean（當然是有一些內(nèi)部bean的，但是這樣說便于我們理解）

下面來理解下Spring實例化Bean的順序，

• 啟動時
• 檢測到Aoo開始實例化Aoo對象
• 調(diào)用doGetBean方法實例化Aoo
• 調(diào)用getSingleton方法，試圖從三級緩存中依次獲取bean。但是第一次肯定都為空

Object sharedInstance = getSingleton(beanName);

• 因為緩存為空，所以程序繼續(xù)往下走

sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
  return createBean(beanName, mbd, args);
});

程序調(diào)用getSingleton方法創(chuàng)建Aoo對象，并且該方法傳入一個lambda表達式，這個表達式后面是會被放入三級緩存的。

• 我們來看下getSingleton方法

public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
    try {
      singletonObject = singletonFactory.getObject();
      newSingleton = true;
    }
    if (newSingleton) {
      addSingleton(beanName, singletonObject);
    }
    return singletonObject;
}

可以看到該方法中試圖通過第二個參數(shù)，也就是上一步的lambda表達式創(chuàng)建Aoo對象，并且創(chuàng)建完成后把Aoo對象存入一級緩存。 此時一級緩存何時加入的我們清楚了。

• 接下來我們來看下這個lambda表達式，也即是createBean方法。而它又調(diào)用了doCreateBean方法。

protected Object createBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args){
   // 省略無關(guān)代碼
   return doCreateBean(beanName, mbdToUse, args);
}
protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) throws BeanCreationException {
 // 創(chuàng)建一個Aoo的包裝對象。此時Aoo是一個空殼對象其中的所有屬性均為空
 BeanWrapper instanceWrapper = null;
 Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
 // 判斷是否提前暴露（其實就是循環(huán)依賴了）
 boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
 if (earlySingletonExposure) {
  // 把Aoo對象加入三級緩存！??！
  addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
 }
 Object exposedObject = bean;
 try {
  // 給Aoo對象注入屬性
  populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
  // 初始化Aoo（一些擴展點，與循環(huán)依賴關(guān)系不大）
  exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
 }
 if (earlySingletonExposure) {
   // 如果提前暴露對象，則嘗試從緩存中獲取。
  Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
  if (earlySingletonReference != null) {
    exposedObject = earlySingletonReference;
  }
 }
 return exposedObject;
}

第一步：創(chuàng)建一個Aoo的空殼對象，此時Aoo其中的屬性還沒有值。

第二步：把工廠存入三級緩存，緩存的key就是對象的名稱aoo，而value是一個工廠對象的lambda表達式，這個工廠對象會返回Aoo對象。這個工廠會執(zhí)行getEarlyBeanReference方法，該方法中會完成AOP動態(tài)代理。需要重點說明一下，從三級緩存中取出的對象每次都是不一樣的。因為它是每次代理生成的。

第三步：執(zhí)行populateBean方法。為Aoo注入屬性，Aoo只有一個屬性Boo。Spring在注入Boo屬性的時候發(fā)現(xiàn)容器沒有Boo對象。

第四步：從這一步就循環(huán)到文章的最開始了，接下來我用小寫數(shù)字表示的步驟表示上文提到的步驟?；氐?code>3調(diào)用doGetBean方法實例化Boo。

第五步：執(zhí)行4調(diào)用getSingleton方法，試圖從三級緩存中依次獲取bean。前面說過第一次肯定都為空，這次是第一次獲取Boo對象肯定也還是空的。

第六步：依次執(zhí)行5，6，7，在7中會把Boo對象存入三級緩存中。 沒錯，任何一個Bean都會先放到三級緩存中。此時三級緩存中有兩個Bean了，分別是Aoo和Boo

第七步：在7中的populateBean方法開始給Boo注入屬性了，Boo只有一個屬性Aoo，Spring在注入Aoo屬性是會從容器中獲取，也就是調(diào)用getBean方法，此時發(fā)現(xiàn)三級緩存中有Aoo。就會從三級緩存中獲取Aoo對象并給Boo的這個屬性賦值。同時也會把Aoo對象從三級緩存移動到二級緩存中。此時一級緩存為空、二級緩存中有Aoo對象、三級緩存中有Boo對象。此時Aoo、Boo的狀態(tài)還都是創(chuàng)建的過程中。

第八步：Boo的屬性已經(jīng)完成，回到上面的6它會把Boo對象添加到一級緩存，并從三級緩存中移除（這兒沒二級緩存啥事兒嘿嘿嘿）。 此時一級緩存中有一個對象Boo、二級緩存中有Aoo對象、三級緩存為空。

第九步：既然Boo都已經(jīng)在一級緩存當中了，那么接著第三步來說，此時Aoo的屬性Boo也完成了賦值。此時Aoo也是一個完整對象了。但它此刻還在二級緩存當中。

第十步：在7執(zhí)行完畢之后，回歸到6的代碼，執(zhí)行addSingleton方法把Aoo從二級緩存移動到一級緩存當中。至此，依賴注入完畢。一級緩存中有Aoo對象和Boo對象。二級、三級緩存為空。

思考：為什么需要三個級別的緩存來解決循環(huán)依賴

現(xiàn)在來思考一下為什么一定要是三個級別的緩存呢？我們來刪除二級緩存后看這個問題。下面我們就使用只有一級緩存和三級緩存這2個緩存來看下循環(huán)依賴的問題能不能解決。

還是Aoo和Boo兩個類循環(huán)依賴

• Spring啟動
• 從一級緩存和三級緩存中獲取Aoo，緩存中沒有，則創(chuàng)建
• 創(chuàng)建Aoo的空殼對象，并把它和工廠對象放入三級緩存中。
• 對Aoo進行屬性注入，發(fā)現(xiàn)Boo即不在一級緩存，也不在三級緩存。只能創(chuàng)建了
• 創(chuàng)建Boo對象
• 對Boo進行屬性注入，發(fā)現(xiàn)三級緩存中有Aoo對象，直接從三級緩存中獲取。
• Boo對象屬性裝配完成，把它從三級緩存移到一級緩存。
• Aoo對象屬性裝配完成，此時從三級緩存中移到一級緩存。

乍一看沒啥問題是不是，其實不是的。問題出在第6步，和第8步。通過前面的講解，一定要了解到，三級緩存中每次返回的對象都不一樣。所以第6步和第8步如果都從三級緩存中獲取Aoo對象， 這兩步中的Aoo對象不是同一個，Spring中的Aoo對象和Boo對象就會使這個樣子

總結(jié)

首先不是說非要三級緩存機制才能解決循環(huán)依賴，一級緩存同樣可以解決，把三級緩存代碼平鋪化就好了嘛，或者使用JVM指令，字節(jié)碼等技術(shù)完成循環(huán)依賴，但你想一下，那樣的話代碼的可讀性必然很低。所以第一個原因就是使用三級緩存解決循環(huán)依賴使得代碼可讀性非常好。

第二個原因是三級緩存中的工廠，每次getObject方法返回的實例不是同一個對象，所以需要二級緩存來緩存一下三級緩存生成的bean，這樣就保證了兩個類的屬性是環(huán)形依賴，不會破壞循環(huán)依賴。

以上就是Spring需要三個級別緩存解決循環(huán)依賴原理解析的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于Spring三個級別緩存循環(huán)依賴的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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