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環球快報:從源碼層面深度剖析Spring循環依賴

2022-12-21 14:05:01 來源：51CTO博客

作者：郭艷紅

??以下舉例皆針對單例模式討論??

【資料圖】

圖解參考 ??https://www.processon.com/view/link/60e3b0ae0e3e74200e2478ce???

1、Spring 如何創建Bean？

對于單例Bean來說，在Spring容器整個生命周期內，有且只有一個對象。

Spring 在創建 Bean 過程中，使用到了三級緩存，即 DefaultSingletonBeanRegistry.java 中定義的：

/** Cache of singleton objects: bean name to bean instance. */    private final Map singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);    /** Cache of singleton factories: bean name to ObjectFactory. */    private final Map> singletonFactories = new HashMap<>(16);    /** Cache of early singleton objects: bean name to bean instance. */    private final Map earlySingletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(16);

以 com.gyh.general 包下的 OneBean 為例，debug springboot 啟動過程，分析spring是如何創建bean的。

參考圖中 spring創建bean的過程。其中最關鍵的幾步有：

1.??getSingleton(beanName, true)?? 依次從一二三級緩存中查找bean對象，如果緩存中存在對象，則直接返回(early)；

2.??createBeanInstance(beanName, mbd, args)?? 選一個合適的構造函數，new實例對象(instance)，此時的instance中依賴的屬性還都是null，屬于半成品；

3.??singletonFactories.put(beanName, oneSingletonFactory)?? 利用上一步的instance，構建一個 singletonFactory，并將其放到三級緩存中；

4.??populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper)?? 填充bean：為該bean定義的屬性創建對象或賦值；

5.??initializeBean("one",oneInstance, mbd)?? 初始化bean：對bean進行初始化或其他加工，如生成代理對象(proxy)；

6.??getSingleton(beanName, false)?? 依次在一二級緩存中查找，檢查是否有因循環依賴導致提前生成的對象，有的話與初始化后的對象是否一致；

2、Spring 如何解決循環依賴？

以 com.gyh.circular.threeCache 包下的 OneBean 和 TwoBean 為例，兩個 Bean 相互依賴（即形成閉環）。

參考圖中 spring解決循環依賴的過程可知，spring利用三級緩中的 objectFactory 生成并返回一個 early 對象，提前暴露這個 early 地址，供其他對象依賴注入使用，以此解決循環依賴問題。

3、Spring 不能解決哪些循環依賴？

3.1 循環中使用了 @Async 注解

3.1.1 為什么循環中使用了 @Async 會報錯？

以 com.gyh.circular.async 包下的 OneBean 和 TwoBean 為例，兩個bean相互依賴，且oneBean中的方法使用了 @Async 注解，此時啟動spring失敗，報錯信息為：??org.springframework.beans.factory.BeanCurrentlyInCreationException: Error creating bean with name "a.one": Bean with name "a.one" has been injected into other beans [a.two] in its raw version as part of a circular reference, but has eventually been wrapped. This means that said other beans do not use the final version of the bean. This is often the result of over-eager type matching - consider using "getBeanNamesForType" with the "allowEagerInit" flag turned off, for example.??

并通過debug代碼，發現報錯位置在 AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean 方法內，由于 earlySingletonReference != null 且 exposedObject != bean，導致報錯。

結合流程圖中 spring解決循環依賴及上述圖片中可知：

1.行1中 bean 為 createBeanInstance 創建的實例(address1)

2.行2中 exposedObject 為 initializeBean 后生成的代理對象(address2)

3.行3中 earlySingletonReference 為 getEarlyBeanReference 時創建的對象【此處地址同bean(address1)】

深層原因為：先前 TwoBean 在 populateBean 時已經依賴了地址為 address1 的 earlySingletonReference 對象，而此時 OneBean 經過 initializeBean 之后，返回了地址為 address2 的新對象，導致spring不知道哪個才是最終版的bean，所以報錯。

earlySingletonReference 是如何生成的，參考getSingleton("one", true)過程。

3.1.2 循環中使用了 @Async 一定會報錯嗎？

依然以 com.gyh.circular.async 包下的 OneBean 和 TwoBean 為例，兩個bean相互依賴，使 TwoBean(非OneBean)中的方法使用了 @Async 注解，此時啟動spring成功，并未報錯。

debug代碼可知：雖然TwoBean 使用了 @Async 注解，但其 earlySingletonReference = null; 故不會引起報錯。

深層原因為：OneBean 先被創建，TwoBean 后創建，再整條鏈路中，并未在三級緩存中查找過 TwoBean 的 objectFactory 。（OneBean在創建過程中，被找過兩次，即 one-> two ->one；TwoBean 的創建過程中，只找過它一次，即 two ->one。)

由此可得：@Async 造成循環依賴報錯的先約條件為：

1.循環依賴中的 Bean 使用了 @Async 注解

2.且這個 Bean，比循環內其他 Bean 先創建。

3.注：一個Bean可能會同時存在于多個循環內；只要存在它是某個循環內第一個被創建的Bean，那么就會報錯。

3.1.3 為什么循環中使用了 @Transactional 不會報錯？

已知使用了 @Transactional 注解的 Bean，Spring 也會為其生成代理對象，但為什么這種 Bean 在循環里時不會產生報錯呢？

以 com.gyh.circular.transactional 包下的 OneBean 和 TwoBean 為例，兩個 Bean 相互依賴，且 OneBean 中的方法使用了 @Transactional 注解，啟動Spring成功，并不會報錯。

debug 代碼可知，生成 OneBean 過程中，雖然 earlySingletonReference != null，但 initializeBean 之后的 exposedObject 和原始實例的地址相同（即 initializeBean 步驟中，并未對實例生成代理），所以不會產生報錯。

3.1.4 為什么同樣是代理會產生兩種不同的現象？

同樣是生成代理對象，同樣是參與到循環依賴中，會產生不同現象的原因是：當他們處在循環依賴中時，生成代理的節點不同：

1.@Transactional 在 getEarlyBeanReference 時生成代理，提前暴露出代理之后的地址（即最終地址）；

2.@Async 在 initializeBean 時生成代理，導致提前暴露出去的地址不是最終地址，造成報錯。

為什么 @Async 不能在 getEarlyBeanReference 時生成代理呢？對比下兩者執行的代碼過程發現：

兩者都是在 AbstractAutoProxyCreator#getEarlyBeanReference 的方法對原始實例對象進行包裝，如下圖

使用 @Transactional 的Bean 在 create proxy 時，獲取到一個advice ，隨即生成了代理對象 proxy.

而使用 @Async 的Bean 在 create proxy 時，沒有獲取到 advice，不能被代理.

3.1.5 為什么@Async 在 getEarlyBeanReference 時不能返回一個 advice？

在 AbstractAutoProxyCreator#getAdvicesAndAdvisorsForBean 方法內，其主要做的事情有：

1.找到當前 spring 容器中所有的 Advisor

2.返回適配當前 bean 的所有 Advisor

第一步返回的 Advisor 有 BeanFactoryCacheOperationSourceAdvisor 和 BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor，并無處理 Async 相關的 Advisor.

刨根問底，追查為什么第一步不會返回處理 Async 相關的 Advisor？

已知使用 @Async @Transactional @Cacheable 需要提前進行開啟，即提前標注 @EnableAsync、@EnableTransactionManagement、@EnableCaching 。

以 @EnableTransactionManagement、@EnableCaching 為例，在其注解定義中，引入了Selector類，Selector中又引入了Configuration 類，在 Configuration 類中，創建了對應 Advisor 并放到了 spring容器中，所以第一步才能得到這兩個 Advisor.

而 @EnableAsync的定義中引入的 Configuration 類，創建的是 AsyncAnnotationBeanPostProcessor 并非一個 Advisor，所以第一步不會得到它，所以 @Async 的 bean 不會在這一步被代理。

3.2 構造函數引起的循環依賴

以 com.gyh.circular.constructor 包下的 OneBean 和 TwoBean 為例，兩個類的構造函數中各自依賴對方，啟動spring，報錯：??org.springframework.beans.factory.BeanCurrentlyInCreationException: Error creating bean with name "c.one": Requested bean is currently in creation: Is there an unresolvable circular reference???

debug 代碼可知，兩個bean在根據構造函數 new instance 時，就已經陷入的死循環，無法提前暴露可用的地址，所以只能報錯。