SpringIoC之循环依赖底层源码解析

什么是循环依赖

就是A对象依赖了B对象，B对象依赖了A对象

// A依赖了B
class A{
    
    
	public B b;
}

// B依赖了A
class B{
    
    
	public A a;
}

如果不考虑Spring，循环依赖并不是问题，因为对象之间相互依赖是很正常的事情。
例如

A a = new A();
B b = new B();

a.b = b;
b.a = a;

但是，在Spring中循环依赖就是一个问题了，为什么？
因为，在Spring中，一个对象并不是简单new出来了，而是会经过一系列的Bean的生命周期，就是因为Bean的生命周期所以才会出现循环依赖问题。当然，在Spring中，出现循环依赖的场景很多，有的场景Spring自动帮我们解决了，而有的场景则需要程序员来解决，下文详细来说。

Bean的生命周期

Bean的生命周期指的就是：在Spring中，Bean是如何生成的？
被Spring管理的对象叫做Bean。Bean的生成步骤如下：

1. Spring扫描class得到BeanDefinition
2. 根据得到的BeanDefinition去生成bean
3. 首先根据class推断构造方法
4. 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）
5. 填充原始对象中的属性（依赖注入）
6. 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
7. 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7步，还有很多很多，比如Aware回调、初始化等等，这里不详细讨论。

  可以发现，在Spring中，构造一个Bean，包括了new这个步骤（第4步构造方法反射）。

得到一个原始对象后，Spring需要给对象中的属性进行依赖注入，那么这个注入过程是怎样的？

  比如上文说的A类，A类中存在一个B类的b属性，所以，当A类生成了一个原始对象之后，就会去给b属性去赋值，此时就会根据b属性的类型和属性名去BeanFactory中去获取B类所对应的单例bean。如果此时BeanFactory中存在B对应的Bean，那么直接拿来赋值给b属性；如果此时BeanFactory中不存在B对应的Bean，则需要生成一个B对应的Bean，然后赋值给b属性。

  问题就出现在第二种情况，如果此时B类在BeanFactory中还没有生成对应的Bean，那么就需要去生成，就会经过B的Bean的生命周期。

  那么在创建B类的Bean的过程中，如果B类中存在一个A类的a属性，那么在创建B的Bean的过程中就需要A类对应的Bean，但是，触发B类Bean的创建的条件是A类Bean在创建过程中的依赖注入，所以这里就出现了循环依赖：

ABean创建–>依赖了B属性–>触发BBean创建—>B依赖了A属性—>需要ABean（但ABean还在创建过程中）
从而导致ABean创建不出来，BBean也创建不出来。

这是循环依赖的场景，但是上文说了，在Spring中，通过某些机制帮开发者解决了部分循环依赖的问题，这个机制就是三级缓存

三级缓存

三级缓存是通用的叫法。
一级缓存为：singletonObjects
二级缓存为：earlySingletonObjects
三级缓存为：singletonFactories

先稍微解释一下这三个缓存的作用：

• singletonObjects中缓存的是已经经历了完整生命周期的bean对象。
• earlySingletonObjects比singletonObjects多了一个early，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。
• singletonFactories中缓存的是ObjectFactory，表示对象工厂，表示用来创建早期bean对象的工厂。

解决循环依赖思路分析

先来分析为什么缓存能解决循环依赖。
上文分析得到，之所以产生循环依赖的问题，主要是：

A创建时—>需要B---->B去创建—>需要A，从而产生了循环

  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？

  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。

  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，就是利用了三级缓存singletonFactories。

 &emsp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中。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：

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：

// InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter
@Override
public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) throws BeansException {
    
    
	return bean;
}

// 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);
}

在整个Spring中，默认就只有AbstractAutoProxyCreator真正意义上实现了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。

那么，什么时候会调用getEarlyBeanReference方法呢？回到循环依赖的场景中