Spring循环依赖

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spring循环依赖---属性注入---自动注入
spring bean的生命周期
springbean实例化的大概过程
spring循环依赖
spring中循环依赖是如何解决的
spring中是默认支持循环依赖的
这么证明他是默认支持的?这么关闭循环依赖
spring解决循环依赖的细节--源码

配置一个循环依赖

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//配置类
@ComponentScan("com.lq")
public class AppConfig {
}

@Component
public class IndexService {

@Autowired
private UserService userService;

public IndexService(){
System.out.println("IndexService");
}

public void getService(){
System.out.println(userService);
}
}
@Component
public class UserService {

@Autowired
private IndexService indexService;

public UserService(){
System.out.println("UserService...");
}
}

测试

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public class Test {
public static void main(String[] args) {
AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

ac.getBean(IndexService.class).getService();
}
}
/*
IndexService
UserService...
com.lq.service.UserService@2de8284b
*/

依赖注入,Spring初始化时就已经完成

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1.初始化bean---bean有一个初始化的过程---Spring bean的生命周期

Bean的生命周期

spring生命周期

所有的对象都是Bean? 不是

所有的Bean都是对象

Bean的生命周期指的就是:在Spring中,Bean是如何生成的?

class—-beanDefinition —-object(bean)

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被Spring管理的对象叫做Bean。Bean的生成步骤如下:
1. jvm讲所有的类加载到方法区
2. Spring扫描class(@ComponentScan("com.lq"))得到BeanDefinition
3. 根据得到的BeanDefinition去生成bean
4. 首先根据class推断构造方法
5. 根据推断出来的构造方法,反射,得到一个对象(暂时叫做原始对象)
6. 填充原始对象中的属性(依赖注入)
7. 如果原始对象中的某个方法被AOP了,那么则需要根据原始对象生成一个代理对象
8. 把最终生成的代理对象放入单例池(源码中叫做singletonObjects)中,下次getBean时就直接从单例池拿即可

可以看到,对于Spring中的Bean的生成过程,步骤还是很多的,并且不仅仅只有上面的8步,还有很多很多,比如Aware回调、初始化等等,

在放入map之前 会检查类有没有实现BeanFactoryPostProcessor 扩展内容

Spring默认是支持循环依赖的

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spring在初始化bean生命周期的过程中有一个节阶段是,是判断容器是不是支持循环依赖,spring默认是支持的,需要通过spring 提供的api来修改修改这个属性关闭循环依赖的支持

Spring创建Bean的流程

在这里插入图片描述

对Bean的创建最为核心三个方法解释如下:

  • createBeanInstance:例化,其实也就是调用对象的构造方法实例化对象
  • populateBean:填充属性,这一步主要是对bean的依赖属性进行注入(@Autowired)
  • initializeBean:回到一些形如initMethodInitializingBean等方法

从对单例Bean的初始化可以看出,循环依赖主要发生在第二步(populateBean),也就是field属性注入的处理。

Spring在处理属性注入的时候有很多的后置处理器,用来对当前的类进行属性注入

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ibp.postProcessProPerties()//每个后置处理器负责一种注入
//有注入Autowired 有注入 Resource的 有处理AOP的等等

注入的流程,拿ndexService注入UserService

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需要从getBean(user)---从容器中取出
可能拿不到---判断从第三个缓存中拿到---拿就开始new这个对象---就开始走UserService的生命周期---注入indexService---从容器中getBean(index) (这个容器就是单例池)
到这里getBean时 会判断到indexService正在创建过程中,然后从一个缓存中获取这个对象,虽然index对象是一个半成品,但是还是可以给user注入成功。这里还需要判断spring是否支持循环依赖。
因为所有正在创建的bean会被放入一个set集合,这集合用于判断这个对象是不是正在创建过程中。

获取单例Bean的源码如下

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@Nullable
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
// Quick check for existing instance without full singleton lock
// 从一级缓存中获取bean实例
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
// 如果有正在创建的Bean,那么从二级缓存中获取,早期的单例对象
singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
synchronized (this.singletonObjects) {
// Consistent creation of early reference within full singleton lock
// 二次检查一级缓存中是否有单例对象
singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null) {
// 二次判断二级缓存中是否存在单例对象
singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null) {
// 从三级缓存中获取Bean
ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
if (singletonFactory != null) {
// 如果三级缓存中 单例工厂中有对象,那么就将该对象放在二级缓存中,并且将bean从三级缓存去除
singletonObject = singletonFactory.getObject();
this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
this.singletonFactories.remove(beanName);
}
}
}
}
}
}
return singletonObject;
}

img

三个缓存

三个map

  1. singletonObjects Spring的容器 单例池 一级缓存
    private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);

  2. earlySingletonObjects 二级缓存
    private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);
    表示缓存的是早期的bean对象。早期是什么意思?表示Bean的生命周期还没走完就把这个Bean放入了earlySingletonObjects。

  3. singletonFactories 这里存放的就是单例工厂 三级缓存 这里存放的是一个ObjectFactory函数式接口
    private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);

二级缓存

  • 二级缓存也被称作半成品池,为什么是半成品,因为被放入进行的对象还没有完成完成Bean的属性注入和初始化方法调用

  • 那么要二级缓存干嘛

    如果我们存在如下的依赖关系

    img

A需要B,这个时候spring先去创建B,B需要A,会从三级缓存拿到B的ObjectFactory得到代理的A,并且A被放入二级缓存,返回B继续注入C,spring去创建C,发现C依赖于A先从缓存拿,一级没有,二级存在AProxy,如果假设不存在二级缓存那么此时C还会从三级缓存拿到A的ObjectFactory生成一个AProxy1,这样spring容器中的单例池不知道到底保存哪一个好,B的属性A和C的属性A却不是同一个A

这就是二级缓存的作用,避免多次对A进行AOP增强产品多个A的代理对象,并且可以说加快了一点效率,如果每次都循环所有SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor调用getEarlyBeanReference岂不是很浪费时间

三级缓存

这里最难理解的在于,为什么还要一个三级缓存,三级缓存ObjectFactory有啥用

当前2个缓存中没有 ,这里需要判断是不是允许的循环依赖,从三级缓存中存入二级缓存,然后清除
在创建对象时会将创建的bean放入一个map (beanName,singletoFactory单例工厂)
.getObject();这里可以产生一个对象,可以对对象做很多事情,如AOP

  • 作用:工厂,用于产生一个对象
    从三级缓存中获取工厂,根据工厂产生一个对象,放入2级缓存中
  • 问题:为什么不直接创建一个对象返回?三级缓存的意义?
    **防止重复创建,优化性能**,创建一个新的对象消耗很多的资源,如使用AOP代理

三级缓存是用于存放原始的注入对象的ObjectFactory,这些对象还是简单对象并没有被代理,三级缓存是用于解决循环依赖问题,当对象A依赖对象B时,A对象就会被先临时存放在三级缓存中,然后初始化B对象。在这个时间点如果有别的注入对象需要依赖A对象就会从三级缓存中查询,并通过三级缓存的getObject方法生成代理对象然后将A对象的ObjectFactory从三级缓存中删除,把被AProxy放入二级缓存

AOP
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@ComponentScan("com.lq")
@EnableAspectJAutoProxy
public class AppConfig {
}
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//定义一个切面
@Component
@Aspect
public class NotVeryUsefulAspect {

@Pointcut("execution(* com.lq.service.*(..))")
public void anyPublicMethod(){

}

@Before("anyPublicMethod()")
public void before(){
System.out.println("-----------aop-----------");
}
}

/*
IndexService
UserService...
-----------aop-----------
com.lq.service.UserService@2002fc1d
*/

在放入缓存的时候是放入一个工厂,方便之后使用AOP的代理

SpringBean初始化方法

先注解,在implement,再xml

Spring在执行生命周期回调时会按这个顺序进行检查。

解决循环依赖思路分析

么如何打破这个循环,加个中间人(缓存)

image-20200817224030561

A的Bean在创建过程中,在进行依赖注入之前,先把A的原始Bean放入缓存(提早暴露,只要放到缓存了,其他Bean需要时就可以从缓存中拿了),放入缓存后,再进行依赖注入,此时A的Bean依赖了B的Bean,如果B的Bean不存在,则需要创建B的Bean,而创建B的Bean的过程和A一样,也是先创建一个B的原始对象,然后把B的原始对象提早暴露出来放入缓存中,然后在对B的原始对象进行依赖注入A,此时能从缓存中拿到A的原始对象(虽然是A的原始对象,还不是最终的Bean),B的原始对象依赖注入完了之后,B的生命周期结束,那么A的生命周期也能结束。

因为整个过程中,都只有一个A原始对象,所以对于B而言,就算在属性注入时,注入的是A原始对象,也没有关系,因为A原始对象在后续的生命周期中在堆中没有发生变化。

从上面这个分析过程中可以得出,只需要一个缓存就能解决循环依赖了,那么为什么Spring中还需要singletonFactories呢?

这是难点,基于上面的场景想一个问题:如果A的原始对象注入给B的属性之后,A的原始对象进行了AOP产生了一个代理对象,此时就会出现,对于A而言,它的Bean对象其实应该是AOP之后的代理对象,而B的a属性对应的并不是AOP之后的代理对象,这就产生了冲突。

B依赖的A和最终的A不是同一个对象

那么如何解决这个问题?这个问题可以说没有办法解决。

因为在一个Bean的生命周期最后,Spring提供了BeanPostProcessor可以去对Bean进行加工,这个加工不仅仅只是能修改Bean的属性值,也可以替换掉当前Bean。

举个例子

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@Component
public class User {
}
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@Component
public class MyBeanPostProcessor implements BeanPostProcessor {

@Override
public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {

// 注意这里,生成了一个新的User对象
if (beanName.equals("user")) {
System.out.println(bean);
User user = new User();
return user;
}

return bean;
}
}
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public class Test {
public static void main(String[] args) {

AnnotationConfigApplicationContext context =
new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

User user = context.getBean("user", User.class);
System.out.println(user);

}
}
/*
com.lq.service.User@5e025e70
com.lq.service.User@1b0375b3
*/

所以在BeanPostProcessor中可以完全替换掉某个beanName对应的bean对象。

而BeanPostProcessor的执行在Bean的生命周期中是处于属性注入之后的,循环依赖是发生在属性注入过程中的,所以很有可能导致,注入给B对象的A对象和经历过完整生命周期之后的A对象,不是一个对象。这就是有问题的。

所以这种情况下的循环依赖,Spring是解决不了的,因为在属性注入时,Spring也不知道A对象后续会经过哪些BeanPostProcessor以及会对A对象做什么处理

Spring到底解决了哪种情况下的循环依赖

AOP就是通过一个BeanPostProcessor来实现的,这个BeanPostProcessor就是AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator,它的父类是AbstractAutoProxyCreator,而在Spring中AOP利用的要么是JDK动态代理,要么CGLib的动态代理,所以如果给一个类中的某个方法设置了切面,那么这个类最终就需要生成一个代理对象。

一般过程就是:A类—>生成一个普通对象–>属性注入–>基于切面生成一个代理对象–>把代理对象放入singletonObjects单例池中。

而AOP可以说是Spring中除开IOC的另外一大功能,而循环依赖又是属于IOC范畴的,所以这两大功能想要并存,Spring需要特殊处理。

如何处理的,就是利用了第三级缓存singletonFactories

首先,singletonFactories中存的是某个beanName对应的ObjectFactory,在bean的生命周期中,生成完原始对象之后,就会构造一个ObjectFactory存入singletonFactories。这个ObjectFactory是一个函数式接口,所以支持Lambda表达式:() -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean)

上面的Lambda表达式就是一个ObjectFactory,执行该Lambda表达式就会去执行getEarlyBeanReference方法,而该方法如下:

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protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {
Object exposedObject = bean;
if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
if (bp instanceof SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) {
SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
exposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
}
}
}
return exposedObject;
}

该方法会去执行SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor中的getEarlyBeanReference方法,而这个接口下的实现类中只有两个类实现了这个方法,一个是AbstractAutoProxyCreator,一个是InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter,它的实现如下:

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// InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter
@Override
public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) throws BeansException {
return bean;
}
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// AbstractAutoProxyCreator
@Override
public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}

所以很明显,在整个Spring中,默认就只有AbstractAutoProxyCreator真正意义上实现getEarlyBeanReference方法,而该类就是用来进行AOP的。上文提到的AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator的父类就是AbstractAutoProxyCreator

那么getEarlyBeanReference方法到底在干什么?

首先得到一个cachekey,cachekey就是beanName。

然后把beanName和bean(这是原始对象)存入earlyProxyReferences中

调用wrapIfNecessary进行AOP,得到一个代理对象。

img

左边文字

这个ObjectFactory就是上文说的labmda表达式,中间有getEarlyBeanReference方法,注意存入singletonFactories时并不会执行lambda表达式,也就是不会执行getEarlyBeanReference方法

右边文字

从singletonFactories根据beanName得到一个ObjectFactory,然后执行ObjectFactory,也就是执行getEarlyBeanReference方法,此时会得到一个A原始对象经过AOP之后的代理对象,然后把该代理对象放入earlySingletonObjects中,注意此时并没有把代理对象放入singletonObjects中,那什么时候放入到singletonObjects中呢?

我们这个时候得来理解一下earlySingletonObjects的作用,此时,我们只得到了A原始对象的代理对象,这个对象还不完整,因为A原始对象还没有进行属性填充,所以此时不能直接把A的代理对象放入singletonObjects中,所以只能把代理对象放入earlySingletonObjects,假设现在有其他对象依赖了A,那么则可以从earlySingletonObjects中得到A原始对象的代理对象了,并且是A的同一个代理对象。

当B创建完了之后,A继续进行生命周期,而A在完成属性注入后,会按照它本身的逻辑去进行AOP,而此时我们知道A原始对象已经经历过了AOP,所以对于A本身而言,不会再去进行AOP了,那么怎么判断一个对象是否经历过了AOP呢?会利用上文提到的earlyProxyReferences,在AbstractAutoProxyCreatorpostProcessAfterInitialization方法中,会去判断当前beanName是否在earlyProxyReferences,如果在则表示已经提前进行过AOP了,无需再次进行AOP。

对于A而言,进行了AOP的判断后,以及BeanPostProcessor的执行之后,就需要把A对应的对象放入singletonObjects中了,但是我们知道,应该是要A的代理对象放入singletonObjects中,所以此时需要从earlySingletonObjects中得到代理对象,然后入singletonObjects中。

整个循环依赖解决完毕。

总结

至此,总结一下三级缓存:

  1. singletonObjects:缓存某个beanName对应的经过了完整生命周期的bean
  2. earlySingletonObjects:缓存提前拿原始对象进行了AOP之后得到的代理对象,原始对象还没有进行属性注入和后续的BeanPostProcessor等生命周期
  3. singletonFactories:缓存的是一个ObjectFactory,主要用来去生成原始对象进行了AOP之后得到的代理对象,在每个Bean的生成过程中,都会提前暴露一个工厂,这个工厂可能用到,也可能用不到,如果没有出现循环依赖依赖本bean,那么这个工厂无用,本bean按照自己的生命周期执行,执行完后直接把本bean放入singletonObjects中即可,如果出现了循环依赖依赖了本bean,则另外那个bean执行ObjectFactory提交得到一个AOP之后的代理对象(如果有AOP的话,如果无需AOP,则直接得到一个原始对象)。三级缓存是用于解决循环依赖问题,当对象A依赖对象B时,A对象就会被先临时存放在三级缓存中,然后初始化B对象。在这个时间点如果有别的注入对象需要依赖A对象就会从三级缓存中查询,并通过三级缓存的getObject方法生成代理对象然后将A对象的ObjectFactory从三级缓存中删除,把被AProxy放入二级缓存
  4. 其实还要一个缓存,就是earlyProxyReferences,它用来记录某个原始对象是否进行过AOP了。

https://blog.csdn.net/f641385712/article/details/92801300

https://www.cnblogs.com/cuzzz/p/16538859.html