一.简介
本文，我们将来看一下Spring是如何解决循环依赖问题的。在本篇文章中，首先会介绍下什么是循环依赖，然后介绍下Spring将玄幻依赖分类的情况。最后，进行源码解析。为了更好的解析Spring解决循环依赖的办法，将会从获取bean的方法getBean开始，将这个调用过程梳理一遍，然后在详细分析源码。
二.什么是循环依赖
2.1概述
循环依赖就是循环引用，就是两个或多个bean之间的持有对方，如下图所示：
循环依赖是无法解决的，除非有终结条件，否则就是死循环，最终导致内存溢出错误。
2.2 Spring对循环依赖分类
首先来定义循环引用类:
public class BeanA{
private BeanB beanB;
public void a(){
beanB.b();
}
public BeanB getBeanB()
{
return beanB;
}
public void setBeanB()
this.beanB=beanB;
}
}
public class BeanB{
private BeanA beanA;
public void b(){
beanA.a();
}
public Beana getBeana()
{
return beanA;
}
public void setBeanA()
this.beanA=beanA;
}
}
在Spring中将循环依赖的处理分为3种情况。
2.2.1 构造器循环依赖
表示通过构造器注入构成的循环依赖，此依赖是无法解决的，只能抛出BeanCurrentlyInCreationException异常表示循环依赖。
如上面的循环类创建一样。
<bean id="beanA" class="com.bean.BeanA">
<comstructor-arg index="0" ref="beanB"/>
</bean>
<bean id="beanB" class="com.bean.BeanB">
<comstructor-arg index="0" ref="beanA"/>
</bean>
Spring容器将每一个正在创建的bean标识符放在一个“当前创建bean池”中，bean标识符在创建过程中将一直保持在这个池中，因此如果在创建bean过程中发现自己已经在"当前创建池”中，将抛出BeanCurrentlyInCreationException异常表示循环依赖，而对于创建完毕的bean将从“当前创建bean池”中清除掉。
2.2.2 setter循环依赖
表示通过setter注入方式构成的循环依赖。对于setter注入造成的依赖是通过Spring容器提前暴露刚完成构造器注入但未完成其他步骤（如setter注入）的bean来完成的，而且只能解决单例作用域的bean循环依赖。通过提前暴露一个单例工厂方法，从而是其他bean能够引用该bean。这个详细讲解在下面章节。
IOC 容器在读到上面的配置时，会按照顺序，先去实例化 testA。然后发现 testA依赖于 testB，接在又去实例化 testB。实例化testB的时候，发现testB又依赖于testC，testC又依赖testA。如果容器不处理循环依赖的话，容器会无限执行上面的流程，直到内存溢出，程序崩溃。当然，Spring 是不会让这种情况发生的。在容器再次发现 testC依赖于 testA时，容器会获取 testA对象的一个早期的引用（early reference），并把这个早期引用注入到 testC中，让 testC先完成实例化。testC完成实例化，testB就可以获取到 testC的引用,testB随之完成实例化。testA就可以获取到 testB的引用,testA随之完成实例化。
2.2.3 prototype范围的依赖处理
<bean id="beanA" class="com.bean.BeanA" scope="prototype">
<property name="beanB" ref="beanB"/>
</bean>
<bean id="beanB" class="com.bean.BeanB" scope="prototype">
<property name="beanA" ref="beanA"/>
</bean>
对于prototype作用域bean，Spring容器无法完成依赖注入，因为Spring容器不进行缓存prototype作用域的bean，因此无法提前暴露一个创建中的bean。
三.Spring如何解决循环依赖（setter循环依赖）（这部分参考Spring IOC 容器源码分析 - 循环依赖的解决办法）
3.1 一些缓存的介绍
/** Cache of singleton objects: bean name --> bean instance */
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<String, Object>(256);
/** Cache of singleton factories: bean name --> ObjectFactory */
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<String, ObjectFactory<?>>(16);
/** Cache of early singleton objects: bean name --> bean instance */
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<String, Object>(16);
| 缓存 | 用途 |
|---|---|
| singletonObjects | 用于存放完全初始化好的 bean，从该缓存中取出的 bean 可以直接使用 |
| earlySingletonObjects | 存放原始的 bean 对象（尚未填充属性），用于解决循环依赖 |
| singletonFactories | 存放 bean 工厂对象，用于解决循环依赖 |
3.2 回顾获取bean的过程
流程图：
正在上传…这个流程从 getBean 方法开始，getBean 是个空壳方法，所有逻辑都在 doGetBean 方法中。doGetBean 首先会调用 getSingleton(beanName) 方法获取 sharedInstance，sharedInstance 可能是完全实例化好的 bean，也可能是一个原始的 bean，当然也有可能是 null。如果不为 null，则走绿色的那条路径。再经 getObjectForBeanInstance 这一步处理后，绿色的这条执行路径就结束了。
我们再来看一下红色的那条执行路径，也就是 sharedInstance = null 的情况。在第一次获取某个 bean 的时候，缓存中是没有记录的，所以这个时候要走创建逻辑。上图中的 getSingleton(beanName,
new ObjectFactory() {…}) 方法会创建一个 bean 实例，上图虚线路径指的是 getSingleton 方法内部调用的两个方法，其逻辑如下：
public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
// 省略部分代码
singletonObject = singletonFactory.getObject();
// ...
addSingleton(beanName, singletonObject);
}
如上所示，getSingleton 会在内部先调用 getObject 方法创建 singletonObject，然后再调用 addSingleton 将 singletonObject 放入缓存中。getObject 在内部代用了 createBean 方法，createBean 方法基本上也属于空壳方法，更多的逻辑是写在 doCreateBean 方法中的。doCreateBean 方法中的逻辑很多，其首先调用了 createBeanInstance 方法创建了一个原始的 bean 对象，随后调用 addSingletonFactory 方法向缓存中添加单例 bean 工厂，从该工厂可以获取原始对象的引用，也就是所谓的“早期引用”。再之后，继续调用 populateBean 方法向原始 bean 对象中填充属性，并解析依赖。getObject 执行完成后，会返回完全实例化好的 bean。紧接着再调用 addSingleton 把完全实例化好的 bean 对象放入缓存中。到这里，红色执行路径差不多也就要结束的。
3.3 源码解析
按照方法调用顺序，依次来看一下循环依赖相关的代码：
protected <T> T doGetBean(
final String name, final Class<T> requiredType, final Object[] args, boolean typeCheckOnly)
throws BeansException {
// ......
// 从缓存中获取 bean 实例
Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
// ......
}
public Object getSingleton(String beanName) {
return getSingleton(beanName, true);
}
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
// 从 singletonObjects 获取实例，singletonObjects 中的实例都是准备好的 bean 实例，可以直接使用
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
// 判断 beanName 对应的 bean 是否正在创建中
if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
synchronized (this.singletonObjects) {
// 从 earlySingletonObjects 中获取提前曝光的 bean
singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
// 获取相应的 bean 工厂
ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
if (singletonFactory != null) {
// 提前曝光 bean 实例（raw bean），用于解决循环依赖
singletonObject = singletonFactory.getObject();
// 将 singletonObject 放入缓存中，并将 singletonFactory 从缓存中移除
this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
this.singletonFactories.remove(beanName);
}
}
}
}
return (singletonObject != NULL_OBJECT ? singletonObject : null);
}
上面的源码中，doGetBean 所调用的方法 getSingleton(String) 是一个空壳方法，其主要逻辑在 getSingleton(String, boolean) 中。该方法逻辑比较简单，首先从 singletonObjects 缓存中获取 bean 实例。若未命中，再去 earlySingletonObjects 缓存中获取原始 bean 实例。如果仍未命中，则从 singletonFactory 缓存中获取 ObjectFactory 对象，然后再调用 getObject 方法获取原始 bean 实例的应用，也就是早期引用。获取成功后，将该实例放入 earlySingletonObjects 缓存中，并将 ObjectFactory 对象从 singletonFactories 移除。看完这个方法，我们再来看看 getSingleton(String, ObjectFactory) 方法，这个方法也是在 doGetBean 中被调用的。如下：
protected <T> T doGetBean(
final String name, final Class<T> requiredType, final Object[] args, boolean typeCheckOnly)
throws BeansException {
// ......
Object bean;
// 从缓存中获取 bean 实例
Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
// 这里先忽略 args == null 这个条件
if (sharedInstance != null && args == null) {
// 进行后续的处理
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
} else {
// ......
// mbd.isSingleton() 用于判断 bean 是否是单例模式
if (mbd.isSingleton()) {
// 再次获取 bean 实例
sharedInstance = getSingleton(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
@Override
public Object getObject() throws BeansException {
try {
// 创建 bean 实例，createBean 返回的 bean 是完全实例化好的
return createBean(beanName, mbd, args);
} catch (BeansException ex) {
destroySingleton(beanName);
throw ex;
}
}
});
// 进行后续的处理
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
}
// ......
}
// ......
// 返回 bean
return (T) bean;
}
doGetBean的流程如下：
public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
synchronized (this.singletonObjects) {
// ......
// 调用 getObject 方法创建 bean 实例
singletonObject = singletonFactory.getObject();
newSingleton = true;
if (newSingleton) {
// 添加 bean 到 singletonObjects 缓存中，并从其他集合中将 bean 相关记录移除
addSingleton(beanName, singletonObject);
}
// ......
// 返回 singletonObject
return (singletonObject != NULL_OBJECT ? singletonObject : null);
}
}
protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
synchronized (this.singletonObjects) {
// 将 <beanName, singletonObject> 映射存入 singletonObjects 中
this.singletonObjects.put(beanName, (singletonObject != null ? singletonObject : NULL_OBJECT));
// 从其他缓存中移除 beanName 相关映射
this.singletonFactories.remove(beanName);
this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
this.registeredSingletons.add(beanName);
}
}
上面的代码中包含两步操作，第一步操作是调用 getObject 创建 bean 实例，第二步是调用 addSingleton 方法将创建好的 bean 放入缓存中。
下面分析doCreateBean的逻辑：
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final Object[] args)
throws BeanCreationException {
BeanWrapper instanceWrapper = null;
// ......
// ☆ 创建 bean 对象，并将 bean 对象包裹在 BeanWrapper 对象中返回
instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
// 从 BeanWrapper 对象中获取 bean 对象，这里的 bean 指向的是一个原始的对象
final Object bean = (instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedInstance() : null);
/*
* earlySingletonExposure 用于表示是否”提前暴露“原始对象的引用，用于解决循环依赖。
* 对於单例 bean，该变量一般为 true。更详细的解释可以参考我之前的文章
*/
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
if (earlySingletonExposure) {
// ☆ 添加 bean 工厂对象到 singletonFactories 缓存中
addSingletonFactory(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
@Override
public Object getObject() throws BeansException {
/*
* 获取原始对象的早期引用，在 getEarlyBeanReference 方法中，会执行 AOP
* 相关逻辑。若 bean 未被 AOP 拦截，getEarlyBeanReference 原样返回
* bean，所以大家可以把
* return getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean)
* 等价于：
* return bean;
*/
return getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);
}
});
}
Object exposedObject = bean;
// ......
// ☆ 填充属性，解析依赖
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
// ......
// 返回 bean 实例
return exposedObject;
}
protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
synchronized (this.singletonObjects) {
if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {
// 将 singletonFactory 添加到 singletonFactories 缓存中
this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);
// 从其他缓存中移除相关记录，即使没有
this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
this.registeredSingletons.add(beanName);
}
}
}
上面代码的主线逻辑比较简单，由三个方法组成。如下：
1.创建原始bean实例：createBeanInstance（beanName,mbd,args）
2.创建原始对象工厂实例到singletonFactories缓存中：addSingletonFactory(beanName,new ObjectFactory<Object>{...})
3.填充属性，解析依赖：populateBean(beanName,mbd,instanceWrapper)
上面的第二步就是暴露提前引用的地方，将bean工厂对象放到singletonFactories缓存中。
四.实验解析
这里我还是以 BeanA 和 BeanB 两个类相互依赖为例。在上面的方法调用中，有几个关键的地方，下面一一列举出来：
1. 创建原始 bean 对象
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。
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。
2.createBean中暴露早期引用
addSingletonFactory(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
@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。
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 BeanFactry.getBean(“beanA”) 这个方法，从容器中获取 beanA。
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 BeanFactry.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。
一定要注意三个缓存的区别。
以上的过程对应下面的流程图：
上面部分文章内容和图片来自于Spring IOC 容器源码分析 - 循环依赖的解决办法