女朋友都能看懂，Spring如何解决循环依赖？

介绍

先说一下什么是循环依赖，Spring在初始化A的时候需要注入B，而初始化B的时候需要注入A，在Spring启动后这2个Bean都要被初始化完成

Spring的循环依赖有两种场景

构造器的循环依赖
属性的循环依赖

构造器的循环依赖，可以在构造函数中使用@Lazy注解延迟加载。在注入依赖时，先注入代理对象，当首次使用时再创建对象完成注入

属性的循环依赖主要是通过3个map来解决的

构造器的循环依赖

@Component
public class ConstructorA {private ConstructorB constructorB;@Autowiredpublic ConstructorA(ConstructorB constructorB) {this.constructorB = constructorB;}
}

@Component
public class ConstructorB {private ConstructorA constructorA;@Autowiredpublic ConstructorB(ConstructorA constructorA) {this.constructorA = constructorA;}
}

@Configuration
@ComponentScan("com.javashitang.dependency.constructor")
public class ConstructorConfig {
}

public class ConstructorMain {public static void main(String[] args) {AnnotationConfigApplicationContext context =new AnnotationConfigApplicationContext(ConstructorConfig.class);System.out.println(context.getBean(ConstructorA.class));System.out.println(context.getBean(ConstructorB.class));}
}

运行ConstructorMain的main方法的时候会在第一行就报异常，说明Spring没办法初始化所有的Bean，即上面这种形式的循环依赖Spring无法解决。

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我们可以在ConstructorA或者ConstructorB构造函数的参数上加上@Lazy注解就可以解决

@Autowired
public ConstructorB(@Lazy ConstructorA constructorA) {this.constructorA = constructorA;
}

因为我们主要关注属性的循环依赖，构造器的循环依赖就不做过多分析了

属性的循环依赖

先演示一下什么是属性的循环依赖

@Component
public class FieldA {@Autowiredprivate FieldB fieldB;
}

@Component
public class FieldB {@Autowiredprivate FieldA fieldA;
}

@Configuration
@ComponentScan("com.javashitang.dependency.field")
public class FieldConfig {
}

public class FieldMain {public static void main(String[] args) {AnnotationConfigApplicationContext context =new AnnotationConfigApplicationContext(FieldConfig.class);// com.javashitang.dependency.field.FieldA@3aa9e816System.out.println(context.getBean(FieldA.class));// com.javashitang.dependency.field.FieldB@17d99928System.out.println(context.getBean(FieldB.class));}
}

Spring容器正常启动，能获取到FieldA和FieldB这2个Bean

属性的循环依赖在面试中还是经常被问到的。总体来说也不复杂，但是涉及到Spring Bean的初始化过程，所以感觉比较复杂，我写个demo演示一下整个过程

Spring的Bean的初始化过程其实比较复杂，为了方便理解Demo，我就把Spring Bean的初始化过程分为2部分

bean的实例化过程，即调用构造函数将对象创建出来
bean的初始化过程，即填充bean的各种属性

bean初始化过程完毕，则bean就能被正常创建出来了

下面开始写Demo，ObjectFactory接口用来生产Bean，和Spring中定义的接口一样

public interface ObjectFactory<T> {T getObject();
}

public class DependencyDemo {// 初始化完毕的Beanprivate final Map<String, Object> singletonObjects =new ConcurrentHashMap<>(256);// 正在初始化的Bean对应的工厂，此时对象已经被实例化private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories =new HashMap<>(16);// 存放正在初始化的Bean，对象还没有被实例化之前就放进来了private final Set<String> singletonsCurrentlyInCreation =Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(16));public  <T> T getBean(Class<T> beanClass) throws Exception {// 类名为Bean的名字String beanName = beanClass.getSimpleName();// 已经初始化好了，或者正在初始化Object initObj = getSingleton(beanName, true);if (initObj != null) {return (T) initObj;}// bean正在被初始化singletonsCurrentlyInCreation.add(beanName);// 实例化beanObject object = beanClass.getDeclaredConstructor().newInstance();singletonFactories.put(beanName, () -> {return object;});// 开始初始化bean，即填充属性Field[] fields = object.getClass().getDeclaredFields();for (Field field : fields) {field.setAccessible(true);// 获取需要注入字段的classClass<?> fieldClass = field.getType();field.set(object, getBean(fieldClass));}// 初始化完毕singletonObjects.put(beanName, object);singletonsCurrentlyInCreation.remove(beanName);return (T) object;}/*** allowEarlyReference参数的含义是Spring是否允许循环依赖，默认为true* 所以当allowEarlyReference设置为false的时候，当项目存在循环依赖，会启动失败*/public Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {synchronized (this.singletonObjects) {if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {ObjectFactory<?> singletonFactory =this.singletonFactories.get(beanName);if (singletonFactory != null) {singletonObject = singletonFactory.getObject();}}}}return singletonObject;}/*** 判断bean是否正在被初始化*/public boolean isSingletonCurrentlyInCreation(String beanName) {return this.singletonsCurrentlyInCreation.contains(beanName);}}

测试一波

public static void main(String[] args) throws Exception {DependencyDemo dependencyDemo = new DependencyDemo();// 假装扫描出来的对象Class[] classes = {A.class, B.class};// 假装项目初始化所有beanfor (Class aClass : classes) {dependencyDemo.getBean(aClass);}// trueSystem.out.println(dependencyDemo.getBean(B.class).getA() == dependencyDemo.getBean(A.class));// trueSystem.out.println(dependencyDemo.getBean(A.class).getB() == dependencyDemo.getBean(B.class));
}

是不是很简单？我们只用了2个map就搞定了Spring的循环依赖

2个Map就能搞定循环依赖，那为什么Spring要用3个Map呢？

原因其实也很简单，当我们从singletonFactories中根据BeanName获取相应的ObjectFactory，然后调用getObject()这个方法返回对应的Bean。在我们的例子中 ObjectFactory的实现很简单哈，就是将实例化好的对象直接返回，但是在Spring中就没有这么简单了，执行过程比较复杂，为了避免每次拿到ObjectFactory然后调用getObject()，我们直接把ObjectFactory创建的对象缓存起来不就行了，这样就能提高效率了

比如A依赖B和C，B和C又依赖A，如果不做缓存那么初始化B和C都会调用A对应的ObjectFactory的getObject()方法。如果做缓存只需要B或者C调用一次即可。

知道了思路，我们把上面的代码改一波，加个缓存。

public class DependencyDemo {// 初始化完毕的Beanprivate final Map<String, Object> singletonObjects =new ConcurrentHashMap<>(256);// 正在初始化的Bean对应的工厂，此时对象已经被实例化private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories =new HashMap<>(16);// 缓存Bean对应的工厂生产好的Beanprivate final Map<String, Object> earlySingletonObjects =new HashMap<>(16);// 存放正在初始化的Bean，对象还没有被实例化之前就放进来了private final Set<String> singletonsCurrentlyInCreation =Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(16));public  <T> T getBean(Class<T> beanClass) throws Exception {// 类名为Bean的名字String beanName = beanClass.getSimpleName();// 已经初始化好了，或者正在初始化Object initObj = getSingleton(beanName, true);if (initObj != null) {return (T) initObj;}// bean正在被初始化singletonsCurrentlyInCreation.add(beanName);// 实例化beanObject object = beanClass.getDeclaredConstructor().newInstance();singletonFactories.put(beanName, () -> {return object;});// 开始初始化bean，即填充属性Field[] fields = object.getClass().getDeclaredFields();for (Field field : fields) {field.setAccessible(true);// 获取需要注入字段的classClass<?> fieldClass = field.getType();field.set(object, getBean(fieldClass));}singletonObjects.put(beanName, object);singletonsCurrentlyInCreation.remove(beanName);earlySingletonObjects.remove(beanName);return (T) object;}/*** allowEarlyReference参数的含义是Spring是否允许循环依赖，默认为true*/public Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);if (singletonObject == null&& isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {synchronized (this.singletonObjects) {singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {ObjectFactory<?> singletonFactory =this.singletonFactories.get(beanName);if (singletonFactory != null) {singletonObject = singletonFactory.getObject();this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);this.singletonFactories.remove(beanName);}}}}return singletonObject;}
}

我们写的getSingleton的实现和org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton(java.lang.String, boolean)的实现一模一样，这个方法几乎所有分析Spring循环依赖的文章都会提到，这次你明白工作原理是什么了把

总结一波

拿bean的时候先从singletonObjects（一级缓存）中获取
如果获取不到，并且对象正在创建中，就从earlySingletonObjects（二级缓存）中获取
如果还是获取不到就从singletonFactories（三级缓存）中获取，然后将获取到的对象放到earlySingletonObjects（二级缓存）中，并且将bean对应的singletonFactories（三级缓存）清除
bean初始化完毕，放到singletonObjects（一级缓存）中，将bean对应的earlySingletonObjects（二级缓存）清除

最后，再附上我历时三个月总结的 Java 面试 + Java 后端技术学习指南，笔者这几年及春招的总结，github 1.1k star，拿去不谢！下载方式1. 首先扫描下方二维码
2. 后台回复「Java面试」即可获取