记一次线上偶现的循环依赖问题

前情回顾

一探

Spring 的循环依赖，源码详细分析 → 真的非要三级缓存吗中讲到了循环依赖问题

同样说明了 Spring 只能解决 setter 方式的循环依赖，不能解决构造方法的循环依赖

重点介绍了 Spring 是如何解决 setter 方式的循环依赖，感兴趣的可以去看下

二探

既然 Spring 不能解决构造方法的循环依赖，那么它是如何甄别构造方法循环依赖的了？

所以进行了二探：再探循环依赖 → Spring 是如何判定原型循环依赖和构造方法循环依赖的？

从源码的角度讲述了 Spring 是如何判定构造方法循环依赖、原型循环依赖的

感兴趣的可以去看下

大家跟源码的时候，一定要注意版本！！！

项目模拟

自认为经过了前两探，对 Spring 循环依赖的问题已了若指掌，可面对线上突如其来的循环依赖问题，楼主竟然没能一眼看出来！！！

这楼主能忍？于是楼主又跟起了 Spring 源码，看看问题到底出在哪？

SpringBoot 版本是 2.0.3.RELEASE

线上服务采用 k8s 部署，本地环境未采用 k8s 部署

本地启动从未出现循环依赖问题，线上环境也只是偶发的 pod 启动失败（提示信息直指循环依赖）

问题偶发，而非必现，很是头疼，但问题还是得解决，从提示信息着手呗

根据错误提示信息，楼主模拟出了一个简化的工程，方便我们进行问题排查

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非常简单，完整地址：spring-other-circular-reference

我们来看下类图

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MyListener 、 MyService 、 MyManager 很常规，特殊的是 MyConfig 和 MySender

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问题复现

如果按上述工程结构，本地很难复现问题，反正楼主是没复现出来

我们稍做调整，将 MySender 前置，如下

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启动失败，错误信息如下：

org.springframework.beans.factory.UnsatisfiedDependencyException: Error creating bean with name 'myConfig': Unsatisfied dependency expressed through field 'myListener'; nested exception is org.springframework.beans.factory.UnsatisfiedDependencyException: Error creating bean with name 'myListener': Unsatisfied dependency expressed through field 'myService'; nested exception is org.springframework.beans.factory.UnsatisfiedDependencyException: Error creating bean with name 'myServiceImpl': Unsatisfied dependency expressed through field 'myManager'; nested exception is org.springframework.beans.factory.UnsatisfiedDependencyException: Error creating bean with name 'myManager': Unsatisfied dependency expressed through field 'mySender'; nested exception is org.springframework.beans.factory.BeanCurrentlyInCreationException: Error creating bean with name 'mySender': Requested bean is currently in creation: Is there an unresolvable circular reference?

此刻的 Is there an unresolvable circular reference? 让楼主感到了陌生

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问题分析

我们从以下几个方面来分析

BeanDefinition 扫描

目前 XML 方式的 Bean 定义越来越少，除了一些遗留的老项目，基本看不到 XML 方式的 Bean 定义了

所以我们只关注注解方式的 Bean 定义的扫描

文件夹的扫描顺序与文件夹名字的升序一致，文件的顺序与文件名的升序一致，如下所示

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有兴趣的可以去跟下 ConfigurationClassParser 类中 doProcessConfigurationClass 方法；楼主做了下简单的总结

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@ComponentScan 的处理早于 @Bean

BeanDefinition 扫描过程中，会按扫描顺序会往 DefaultListableBeanFactory 的 beanDefinitionMap 中添加 BeanDefinition ，往 beanDefinitionNames 添加 BeanName

我们来跟下源码，看是不是如上所说

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先被扫描的 BeanDefinition 的 BeanName 会被先添加到 beanDefinitionNames

BeanDefinition 覆盖

MyConfig 中通过 @Bean 定义了 MySender ，而 MySender 类上又用了 @Component 进行修饰

那创建 MySender 实例的时候到底调用的哪个构造方法？（有参还是无参？）

关于 Spring Boot 中创建对象的疑虑 → @Bean 与 @Component 同时作用同一个类，会怎么样？从源码的角度分析了这个问题

结论是：SpringBoot 2.0.3.RELEASE 中， @Configuration + @Bean 修饰的 BeanDefinition 会覆盖掉 @Component 修饰的 BeanDefinition

也就说 MySender 类上的 @Component 其实没用，加不加效果是一样的，这里说的没用、效果仅仅指的是 MySender 的 BeanDefinition

Bean 实例化顺序

BeanDefinition 用来构建实例，那么 MySender 上的 @Component 就有作用了，它决定了 MySender 的实例化顺序

是先于 MyConfig 、 MyListener 、 MyServiceImpl 、 MyManager 实例化的

我们来看下 Bean 的实例化顺序

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理论上来讲，先被扫描的 Bean 会先被实例化；Bean 实例化的过程中会填充属性，可能会导致后被扫描的 Bean 提前被实例化

如果 Bean 之间没有依赖，那么会严格按照 Bean 的扫描顺序实例化

再看问题

我们再回到前面的问题

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这种情况下，我们分析下 Is there an unresolvable circular reference? 是如何产生的

相较于 MyConfig 、 MyListener 、 MyManager 、 MyServiceImpl ， MySender 是最先被扫描到的，所以它最先被实例化

因为 MyConfig 中通过 @Bean 修饰了 MySender 的 BeanDefinition

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会覆盖掉 MySender 自身的无参 BeanDefinition

所以会通过 MySender 的有参构造方法来创建 MySender 实例

因为有参构造方法依赖 myListener ，所以去 Spring 容器中找 MyListener 实例，没有找到则创建，然后填充 MyListener 实例的属性

以此类推，实例的创建过程如下所示：

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Is there an unresolvable circular reference？就此产生

相当于是变种的构造方法循环依赖

最初状态

我们还原 MySender 位置

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此时最先实例化的是 MyConfig ，实例化过程如下

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对象是都可以正常实例化、初始化的

这种情况理论上来讲是不会出现 Is there an unresolvable circular reference？

线上问题

一通分析下来，还是没能找到线上 Is there an unresolvable circular reference？的原因

很是尴尬，但是我萌生了这样的想法：是不是在 k8s 部署过程中， BeanDefinition 的扫描会有偶发的随机性？

问题修复

虽然我们没能找到线上问题的确切原因，但还是有办法去根治这个问题的

Spring 不能处理构造方法循环依赖，那我们就去规避它

删掉 MyConfig ， MySender 改成

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或 MySender 改成

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还有 @PostConstruct 等，方式有很多，只要不产生构造方法循环依赖就好

总结

1、 BeanDefinition 扫描顺序

如果我们去跟源代码就会发现，以启动类为起点，扫描启动类同级目录下的所有文件夹

按文件夹名升序顺序进行扫描，会递归扫描每个文件夹

文件扫描也是按文件名升序顺序进行

从线上问题来看，对这个扫描顺序，楼主是持怀疑态度的：是 Spring 会偶发的随机扫描，还是 pod 会导致偶发的随机扫描

2、 BeanDefinition 覆盖

只要我们读了源码，了解 Spring 对各个注解的扫描顺序，就清楚它们的替换关系了

BeanDefinition 覆盖并不会影响 BeanDefinition 的扫描顺序

也就是不会改变 BeanName 在 beanDefinitionNames 中的位置，即不会影响 Bean 的示例化顺序

3、 Bean 实例化顺序

理论上来讲，先被扫描到的就先被实例化，但实例化过程中的属性填充会打乱这个顺序，会将被依赖的对象提前实例化

4、 Spring 版本

一定要结合版本来看问题

版本不同，底层实现可能会不同

转自：青石路

链接: https://www.cnblogs.com/youzhibing/p/15835048.html

6 垃圾收集算法

ZGC 采用标记 - 整理算法，算法的思想是把所有存活对象移动到堆的一侧，移动完成后回收掉边界以外的对象。如下图：

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6.1 JDK 16 之前

在 JDK 16 之前，ZGC 会预留（Reserve）一块儿堆内存，这个预留内存不能用于 Java 线程的内存分配。即使从 Java 线程的角度看堆内存已经满了也不能使用 Reserve，只有 GC 过程中搬移存活对象的时候才可以使用。如下图：

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这样做的好处是算法简单，非常适合并行收集。但这样做有几个问题：

因为有预留内存，能给 Java 线程分配的堆内存小于 JVM 声明的堆内存。
Reserve 仅仅用于存放 GC 过程中搬移的对象，有点内存浪费。
因为 Reserve 不能给 GC 过程中搬移对象的 Java 线程使用，搬移线程可能会因为申请不到足够内存而不能完成对象搬移，这返回过来又会导致应用程序的 OOM。

6.2 JDK 16 改进

JDK 16 发布后，ZGC 支持就地搬移对象（G1 在 Full GC 的时候也是就地搬移）。这样做的好处是不用预留空闲内存了。如下图：

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不过就地搬移也有一定的挑战。比如：必须考虑搬移对象的顺序，否则可能会覆盖尚未移动的对象。这就需要 GC 线程之间更好的进行协作，不利于并发收集，同时也会导致搬移对象的 Java 线程需要考虑什么可以做什么不可以做。

为了获得更好的 GC 表现，JDK 16 在支持就地搬移的同时，也支持预留（Reserve）堆内存的方式，并且 ZGC 不需要真的预留空闲的堆内存。默认情况下，只要有空闲的 region，ZGC 就会使用预留堆内存的方式，如果没有空闲的 region，否则 ZGC 就会启用就地搬移。如果有了空闲的 region， ZGC 又会切换到预留堆内存的搬移方式。

7 总结

内存多重映射和染色指针的引入，使 ZGC 的并发性能大幅度提升。

ZGC 只有 3 个需要 STW 的阶段，其中初始标记和初始转移只需要扫描所有 GC Roots，STW 时间 GC Roots 的数量成正比，不会耗费太多时间。再标记过程主要处理并发标记引用地址发生变化的对象，这些对象数量比较少，耗时非常短。可见整个 ZGC 的 STW 时间几乎只跟 GC Roots 数量有关系，不会随着堆大小和对象数量的变化而变化。

ZGC 也有一个缺点，就是浮动垃圾。因为 ZGC 没有分代概念，虽然 ZGC 的 STW 时间在 1ms 以内，但是 ZGC 的整个执行过程耗时还是挺长的。在这个过程中 Java 线程可能会创建大量的新对象，这些对象会成为浮动垃圾，只能等下次 GC 的时候进行回收。

参考

1.https://wiki.openjdk.java.net/display/zgc 2.https://openjdk.java.net/jeps/304 3.https://openjdk.java.net/jeps/376 4.https://malloc.se/blog/zgc-jdk16 5.https://mp.weixin.qq.com/s/ag5u2EPObx7bZr7hkcrOTg 6.https://mp.weixin.qq.com/s/FIr6r2dcrm1pqZj5Bubbmw 7.https://www.jianshu.com/p/664e4da05b2c 8.https://www.cnblogs.com/jimoer/p/13170249.html 9.https://www.jianshu.com/p/12544c0ad5c1