4.[Spring源码解析]Spring解决bean的循环依赖问题为何需要三级缓存,而不是两级缓存?

1.知识回顾

1.1 何为循环依赖？

所谓的循环依赖是指，A 依赖 B，B 又依赖 A，它们之间形成了循环依赖。或者是 A 依赖 B，B 依赖 C，C 又依赖 A。它们之间的依赖关系如下：

1.2 哪三级缓存？

DefaultSingletonBeanRegistry类的三个成员变量命名如下：

/** singletonObjects：存放初始化好的bean,可以直接使用的bean*/
/** Cache of singleton objects: bean name --> bean instance */
private final Map singletOnObjects= new ConcurrentHashMap(256);

/**二级缓存：经过一级缓存处理后的实例化bean，是singletonFactory 制造出来的 singleton 的缓存。*/
/** Cache of singleton factories: bean name --> ObjectFactory */
private final Map> singletOnFactories= new HashMap>(16);

/**一级缓存：存放刚实例化的bean（尚未初始化），这部分缓存的bean可以通过实现SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor接口的getEarlyBeanReference方法进行拓展，拓展时机为在将刚实例化*/
/** Cache of early singleton objects: bean name --> bean instance */
private final Map earlySingletOnObjects= new HashMap(16);

1.3 如何解决循环依赖？

以 BeanA 和 BeanB 两个类相互依赖为例

1.3.1. 创建原始 bean 对象

instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
final Object bean = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedInstance() : null);

假设 beanA 先被创建，创建后的原始对象为 BeanA@1234，上面代码中的 bean 变量指向就是这个对象。

1.3.2. 暴露早期引用

addSingletonFactory(beanName, new ObjectFactory() {

@Override
public Object getObject() throws BeansException {

return getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);

}
});

beanA 指向的原始对象创建好后，就开始把指向原始对象的引用通过 ObjectFactory 暴露出去。getEarlyBeanReference 方法的第三个参数 bean 指向的正是 createBeanInstance 方法创建出原始 bean 对象 BeanA@1234。

1.3.3. 解析依赖

populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);

populateBean 用于向 beanA 这个原始对象中填充属性，当它检测到 beanA 依赖于 beanB 时，会首先去实例化 beanB。beanB 在此方法处也会解析自己的依赖，当它检测到 beanA 这个依赖，于是调用 BeanFactroy.getBean("beanA") 这个方法，从容器中获取 beanA。

1.3.4. 获取早期引用

protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {

Object singletOnObject= this.singletonObjects.get(beanName);

if (singletOnObject== null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {

synchronized (this.singletonObjects) {

// 从缓存中获取早期引用

singletOnObject= this.earlySingletonObjects.get(beanName);

if (singletOnObject== null && allowEarlyReference) {

ObjectFactory singletOnFactory= this.singletonFactories.get(beanName);

if (singletonFactory != null) {

// 从 SingletonFactory 中获取早期引用

singletOnObject= singletonFactory.getObject();


this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);

this.singletonFactories.remove(beanName);
}}}}

return (singletonObject != NULL_OBJECT ? singletonObject : null);
}

接着上面的步骤讲，populateBean 调用 BeanFactroy.getBean("beanA") 以获取 beanB 的依赖。getBean("beanA") 会先调用 getSingleton("beanA")，尝试从缓存中获取 beanA。此时由于 beanA 还没完全实例化好，于是 this.singletonObjects.get("beanA") 返回 null。接着 this.earlySingletonObjects.get("beanA") 也返回空，因为 beanA 早期引用还没放入到这个缓存中。最后调用 singletonFactory.getObject() 返回 singletonObject，此时 singletonObject != null。singletonObject 指向 BeanA@1234，也就是 createBeanInstance 创建的原始对象。此时 beanB 获取到了这个原始对象的引用，beanB 就能顺利完成实例化。beanB 完成实例化后，beanA 就能获取到 beanB 所指向的实例，beanA 随之也完成了实例化工作。由于 beanB.beanA 和 beanA 指向的是同一个对象 BeanA@1234，所以 beanB 中的 beanA 此时也处于可用状态了。

以上的过程对应下面的流程图：

2.为何需要三级缓存,而不是两级缓存?（将刚实例化好的bean放在singletonFactories的好处是可扩展）

2.1 如何进行拓展？

bean可以通过实现SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor接口（一般这个接口供spring内部使用）的getEarlyBeanReference方法进行拓展

2.2 何时进行拓展？（进行bean的实例化时）

protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final Object[] args)
      throws BeanCreationException {
   //省略其他代码，只保留了关键代码
   // Eagerly cache singletons to be able to resolve circular references
   // even when triggered by lifecycle interfaces like BeanFactoryAware.
   boolean earlySingletOnExposure= (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
         isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
   if (earlySingletonExposure) {
      if (logger.isDebugEnabled()) {
         logger.debug("Eagerly caching bean '" + beanName +
               "' to allow for resolving potential circular references");
      }
      //将刚实例化好的bean添加到一级缓存中  
      addSingletonFactory(beanName, new ObjectFactory() {
         @Override
         public Object getObject() throws BeansException {
            //执行拓展的后置处理器
            return getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);
         }
      });
   }

}

2.3 getEarlyBeanReference方法

protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {
   Object exposedObject = bean;
   if (bean != null && !mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
      for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
         //判断是否实现了SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor接口
         if (bp instanceof SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) {
            SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
            //执行实现的getEarlyBeanReference方法进行拓展刚实例化好的bean
            exposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
            if (exposedObject == null) {
               return null;
            }
         }
      }
   }
   return exposedObject;
}