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Spring三級(jí)緩存解決循環(huán)依賴的解析過程

更新時(shí)間：2025年05月04日 21:02:44 作者：時(shí)光不負(fù)追夢(mèng)人

這篇文章主要介紹了Spring三級(jí)緩存解決循環(huán)依賴的解析過程,具有很好的參考價(jià)值,希望對(duì)大家有所幫助,如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教

一、循環(huán)依賴場(chǎng)景

假設(shè)存在兩個(gè)Bean的相互依賴：

@Component
public class ServiceA {
    @Autowired
    private ServiceB serviceB;
}

@Component
public class ServiceB {
    @Autowired
    private ServiceA serviceA;
}

二、三級(jí)緩存定義

在 DefaultSingletonBeanRegistry 中定義：

// 一級(jí)緩存：完整Bean（K:Bean名稱 V:實(shí)例化+初始化完成的Bean）
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);

// 二級(jí)緩存：早期暴露對(duì)象（K:Bean名稱 V:未完成屬性注入的原始Bean）
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);

// 三級(jí)緩存：對(duì)象工廠（K:Bean名稱 V:ObjectFactory）
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);

三、解決流程（以ServiceA和ServiceB為例）

1. 創(chuàng)建ServiceA

sequenceDiagram
    participant Container
    participant Cache1 as singletonObjects
    participant Cache2 as earlySingletonObjects
    participant Cache3 as singletonFactories
    
    Container->>Cache1: 檢查ServiceA是否存在
    Cache1-->>Container: 不存在
    Container->>Container: 實(shí)例化ServiceA（構(gòu)造器調(diào)用）
    Container->>Cache3: 添加ServiceA的ObjectFactory
    Container->>Container: 開始屬性注入（需要ServiceB）

關(guān)鍵代碼段：

// AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));

2. 發(fā)現(xiàn)需要ServiceB

sequenceDiagram
    participant Container
    participant Cache1
    participant Cache2
    participant Cache3
    
    Container->>Cache1: 檢查ServiceB是否存在
    Cache1-->>Container: 不存在
    Container->>Container: 實(shí)例化ServiceB（構(gòu)造器調(diào)用）
    Container->>Cache3: 添加ServiceB的ObjectFactory
    Container->>Container: 開始屬性注入（需要ServiceA）

3. 解決ServiceB對(duì)ServiceA的依賴

sequenceDiagram
    participant Container
    participant Cache1
    participant Cache2
    participant Cache3
    
    Container->>Cache1: 查找ServiceA
    Cache1-->>Container: 不存在
    Container->>Cache2: 查找ServiceA
    Cache2-->>Container: 不存在
    Container->>Cache3: 獲取ServiceA的ObjectFactory
    Container->>Container: 執(zhí)行g(shù)etEarlyBeanReference()
    Container->>Cache2: 將生成的代理對(duì)象存入earlySingletonObjects
    Container->>ServiceB: 注入ServiceA的早期引用
    Container->>Container: 完成ServiceB初始化
    Container->>Cache1: 將ServiceB放入singletonObjects

4. 回溯完成ServiceA初始化

sequenceDiagram
    participant Container
    participant Cache1
    participant Cache2
    participant Cache3
    
    Container->>ServiceA: 注入已初始化的ServiceB
    Container->>Container: 執(zhí)行ServiceA的初始化后方法
    Container->>Cache1: 將ServiceA放入singletonObjects
    Container->>Cache2: 移除ServiceA的早期引用
    Container->>Cache3: 移除ServiceA的ObjectFactory

四、關(guān)鍵機(jī)制詳解

1. getEarlyBeanReference() 的核心作用

protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {
    // 如果有必要，在此處生成代理對(duì)象
    if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
        for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
            if (bp instanceof SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) {
                SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = 
                    (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
                bean = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
            }
        }
    }
    return bean;
}

2. 三級(jí)緩存必要性分析

緩存級(jí)別	解決的問題	典型場(chǎng)景
singletonFactories	處理AOP代理的延遲生成	需要保證代理對(duì)象的單例性
earlySingletonObjects	避免重復(fù)創(chuàng)建早期引用	多個(gè)Bean依賴同一個(gè)未完成初始化的Bean
singletonObjects	存儲(chǔ)最終可用Bean	正常Bean獲取

五、設(shè)計(jì)約束與限制

1.僅支持單例作用域

原型(prototype)作用域的Bean無法解決循環(huán)依賴，因?yàn)镾pring不緩存原型Bean

2.構(gòu)造器注入限制

如果循環(huán)依賴通過構(gòu)造器注入發(fā)生，無法解決（實(shí)例化前就需要完成依賴注入）

3.異步初始化風(fēng)險(xiǎn)

使用@Async等方法增強(qiáng)的Bean可能破壞初始化順序

六、調(diào)試技巧

查看緩存狀態(tài)

在 DefaultSingletonBeanRegistry 類中設(shè)置斷點(diǎn)：

// 查看三級(jí)緩存內(nèi)容
System.out.println("singletonFactories: " + singletonFactories.keySet());
System.out.println("earlySingletonObjects: " + earlySingletonObjects.keySet());
System.out.println("singletonObjects: " + singletonObjects.keySet());

強(qiáng)制拋出循環(huán)依賴異常

在配置類添加：

@Bean
public CircularReferencesBean circularReferencesBean() {
    return new CircularReferencesBean(circularReferencesBean());
}

七、性能優(yōu)化建議

避免過度使用循環(huán)依賴

即使技術(shù)可行，也應(yīng)通過設(shè)計(jì)模式（如事件驅(qū)動(dòng)）解耦

合理使用@Lazy注解

延遲加載非必要依賴：

@Autowired
@Lazy
private ServiceB serviceB;

監(jiān)控緩存命中率

通過JMX監(jiān)控 singletonObjects 與 earlySingletonObjects 的比例

總結(jié)

Spring的三級(jí)緩存機(jī)制通過 提前暴露對(duì)象引用 + 動(dòng)態(tài)代理生成 的協(xié)同設(shè)計(jì)，在保證單例性的前提下，優(yōu)雅地解決了循環(huán)依賴問題。理解該機(jī)制需要重點(diǎn)把握Bean生命周期的階段劃分和緩存狀態(tài)的轉(zhuǎn)換邏輯。

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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