面试必问：Spring循环依赖的三种方式-白红宇

面试必问：Spring循环依赖的三种方式

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发布时间：2019-05-02

本文共 7099 字，大约阅读时间需要 23 分钟。

引言：循环依赖就是N个类中循环嵌套引用，如果在日常开发中我们用new 对象的方式发生这种循环依赖的话程序会在运行时一直循环调用，直至内存溢出报错。

下面说一下Spring是如何解决循环依赖的。

第一种：构造器参数循环依赖

Spring容器会将每一个正在创建的Bean 标识符放在一个“当前创建Bean池”中，Bean标识符在创建过程中将一直保持在这个池中。

因此如果在创建Bean过程中发现自己已经在“当前创建Bean池”里时将抛出BeanCurrentlyInCreationException异常表示循环依赖；而对于创建完毕的Bean将从“当前创建Bean池”中清除掉。

首先我们先初始化三个Bean：

public class StudentA {    private StudentB studentB ;    public void setStudentB(StudentB studentB) {        this.studentB = studentB;    }    public StudentA() {    }    public StudentA(StudentB studentB) {        this.studentB = studentB;    }}

public class StudentB {    private StudentC studentC ;    public void setStudentC(StudentC studentC) {        this.studentC = studentC;    }    public StudentB() {    }    public StudentB(StudentC studentC) {        this.studentC = studentC;    }}

public class StudentC {    private StudentA studentA ;    public void setStudentA(StudentA studentA) {        this.studentA = studentA;    }    public StudentC() {    }    public StudentC(StudentA studentA) {        this.studentA = studentA;    }}

OK，上面是很基本的3个类，，StudentA有参构造是StudentB。

StudentB的有参构造是StudentC，StudentC的有参构造是StudentA ，这样就产生了一个循环依赖的情况，我们都把这三个Bean交给Spring管理，并用有参构造实例化。

下面是测试类：

public class Test {    public static void main(String[] args) {        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("com/zfx/student/applicationContext.xml");        //System.out.println(context.getBean("a", StudentA.class));    }}

执行结果报错信息为：

Caused by: org.springframework.beans.factory.BeanCurrentlyInCreationException:     Error creating bean with name 'a': Requested bean is currently in creation: Is there an unresolvable circular reference?

如果大家理解开头那句话的话，这个报错应该不惊讶，Spring容器先创建单例StudentA，StudentA依赖StudentB，然后将A放在“当前创建Bean池”中，此时创建StudentB，StudentB依赖StudentC ，然后将B放在“当前创建Bean池”中，此时创建StudentC，StudentC又依赖StudentA，但是，此时StudentA已经在池中，所以会报错，，因为在池中的Bean都是未初始化完的，所以会依赖错误，（初始化完的Bean会从池中移除）。

第二种：setter方式单例，默认方式

如果要说setter方式注入的话，我们最好先看一张Spring中Bean实例化的图

如图中前两步骤得知：Spring是先将Bean对象实例化之后再设置对象属性的

修改配置文件为set方式注入

下面是测试类：

public class Test {    public static void main(String[] args) {        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("com/zfx/student/applicationContext.xml");        System.out.println(context.getBean("a", StudentA.class));    }}

打印结果为：

com.zfx.student.StudentA@1fbfd6

为什么用set方式就不报错了呢？

我们结合上面那张图看，Spring先是用构造实例化Bean对象，此时Spring会将这个实例化结束的对象放到一个Map中，并且Spring提供了获取这个未设置属性的实例化对象引用的方法。

结合我们的实例来看，，当Spring实例化了StudentA、StudentB、StudentC后，紧接着会去设置对象的属性，此时StudentA依赖StudentB，就会去Map中取出存在里面的单例StudentB对象，以此类推，不会出来循环的问题喽、

下面是Spring源码中的实现方法。以下的源码在Spring的Bean包中的DefaultSingletonBeanRegistry.java类中

/** Cache of singleton objects: bean name --> bean instance（缓存单例实例化对象的Map集合） */    private final Map
   
     singletonObjects = new ConcurrentHashMap
    
     (64);    /** Cache of singleton factories: bean name --> ObjectFactory（单例的工厂Bean缓存集合） */    private final Map
     
       singletonFactories = new HashMap
      
       (16);    /** Cache of early singleton objects: bean name --> bean instance（早期的单身对象缓存集合） */    private final Map
       
         earlySingletonObjects = new HashMap
        
         (16);    /** Set of registered singletons, containing the bean names in registration order（单例的实例化对象名称集合） */    private final Set
         
           registeredSingletons = new LinkedHashSet
          
           (64);    /**     * 添加单例实例     * 解决循环引用的问题     * Add the given singleton factory for building the specified singleton     * if necessary.     * 
           To be called for eager registration of singletons, e.g. to be able to     * resolve circular references.     * @param beanName the name of the bean     * @param singletonFactory the factory for the singleton object     */    protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory singletonFactory) {        Assert.notNull(singletonFactory, "Singleton factory must not be null");        synchronized (this.singletonObjects) {            if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {                this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);                this.earlySingletonObjects.remove(beanName);                this.registeredSingletons.add(beanName);            }        }    }

第三种：setter方式原型，prototype

修改配置文件为：

scope="prototype" 意思是每次请求都会创建一个实例对象。

两者的区别是：有状态的bean都使用Prototype作用域，无状态的一般都使用singleton单例作用域。

测试用例：

public class Test {    public static void main(String[] args) {        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("com/zfx/student/applicationContext.xml");        //此时必须要获取Spring管理的实例，因为现在scope="prototype" 只有请求获取的时候才会实例化对象        System.out.println(context.getBean("a", StudentA.class));    }}

打印结果：

Caused by: org.springframework.beans.factory.BeanCurrentlyInCreationException:     Error creating bean with name 'a': Requested bean is currently in creation: Is there an unresolvable circular reference?

为什么原型模式就报错了呢？

对于“prototype”作用域Bean，Spring容器无法完成依赖注入，因为“prototype”作用域的Bean，Spring容器不进行缓存，因此无法提前暴露一个创建中的Bean。

Spring怎么解决循环依赖

Spring的循环依赖的理论依据基于Java的引用传递，当获得对象的引用时，对象的属性是可以延后设置的。（但是构造器必须是在获取引用之前）

Spring的单例对象的初始化主要分为三步：

在这里插入图片描述

（1）createBeanInstance：实例化，其实也就是调用对象的构造方法实例化对象

（2）populateBean：填充属性，这一步主要是多bean的依赖属性进行填充

（3）initializeBean：调用spring xml中的init 方法。

从上面单例bean的初始化可以知道：循环依赖主要发生在第一、二步，也就是构造器循环依赖和field循环依赖。那么我们要解决循环引用也应该从初始化过程着手，对于单例来说，在Spring容器整个生命周期内，有且只有一个对象，所以很容易想到这个对象应该存在Cache中，Spring为了解决单例的循环依赖问题，使用了三级缓存。

这三级缓存分别指：

singletonFactories ：单例对象工厂的cache

earlySingletonObjects ：提前暴光的单例对象的Cache

singletonObjects：单例对象的cache

在创建bean的时候，首先想到的是从cache中获取这个单例的bean，这个缓存就是singletonObjects。如果获取不到，并且对象正在创建中，就再从二级缓存earlySingletonObjects中获取。如果还是获取不到且允许singletonFactories通过getObject()获取，就从三级缓存singletonFactory.getObject()(三级缓存)获取，如果获取到了则：从singletonFactories中移除，并放入earlySingletonObjects中。其实也就是从三级缓存移动到了二级缓存。

从上面三级缓存的分析，我们可以知道，Spring解决循环依赖的诀窍就在于singletonFactories这个三级cache。这个cache的类型是ObjectFactory。这里就是解决循环依赖的关键，发生在createBeanInstance之后，也就是说单例对象此时已经被创建出来(调用了构造器)。这个对象已经被生产出来了，虽然还不完美（还没有进行初始化的第二步和第三步），但是已经能被人认出来了（根据对象引用能定位到堆中的对象），所以Spring此时将这个对象提前曝光出来让大家认识，让大家使用。

这样做有什么好处呢？让我们来分析一下“A的某个field或者setter依赖了B的实例对象，同时B的某个field或者setter依赖了A的实例对象”这种循环依赖的情况。A首先完成了初始化的第一步，并且将自己提前曝光到singletonFactories中，此时进行初始化的第二步，发现自己依赖对象B，此时就尝试去get(B)，发现B还没有被create，所以走create流程，B在初始化第一步的时候发现自己依赖了对象A，于是尝试get(A)，尝试一级缓存singletonObjects(肯定没有，因为A还没初始化完全)，尝试二级缓存earlySingletonObjects（也没有），尝试三级缓存singletonFactories，由于A通过ObjectFactory将自己提前曝光了，所以B能够通过ObjectFactory.getObject拿到A对象(虽然A还没有初始化完全，但是总比没有好呀)，B拿到A对象后顺利完成了初始化阶段1、2、3，完全初始化之后将自己放入到一级缓存singletonObjects中。此时返回A中，A此时能拿到B的对象顺利完成自己的初始化阶段2、3，最终A也完成了初始化，进去了一级缓存singletonObjects中，而且更加幸运的是，由于B拿到了A的对象引用，所以B现在hold住的A对象完成了初始化。

知道了这个原理时候，肯定就知道为啥Spring不能解决“A的构造方法中依赖了B的实例对象，同时B的构造方法中依赖了A的实例对象”这类问题了！因为加入singletonFactories三级缓存的前提是执行了构造器，所以构造器的循环依赖没法解决。