spring：我是如何解決循環(huán)依賴的？
1.由同事拋的一個問題開始
最近項目組的一個同事遇到了一個問題，問我的意見，一下子引起的我的興趣，因為這個問題我也是第一次遇到。平時自認(rèn)為對spring循環(huán)依賴問題還是比較了解的，直到遇到這個和后面的幾個問題后，重新刷新了我的認(rèn)識。
我們先看看當(dāng)時出問題的代碼片段：
- @Service
- public class TestService1 {
- @Autowired
- private TestService2 testService2;
- @Async
- public void test1() {
- }
- }
- @Service
- public class TestService2 {
- @Autowired
- private TestService1 testService1;
- public void test2() {
- }
- }
這兩段代碼中定義了兩個Service類：TestService1和TestService2，在TestService1中注入了TestService2的實例，同時在TestService2中注入了TestService1的實例，這里構(gòu)成了循環(huán)依賴。
只不過，這不是普通的循環(huán)依賴，因為TestService1的test1方法上加了一個@Async注解。
大家猜猜程序啟動后運(yùn)行結(jié)果會怎樣?
- org.springframework.beans.factory.BeanCurrentlyInCreationException: Error creating bean with name 'testService1': Bean with name 'testService1' has been injected into other beans [testService2] 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 'getBeanNamesOfType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.
報錯了。。。原因是出現(xiàn)了循環(huán)依賴。
「不科學(xué)呀，spring不是號稱能解決循環(huán)依賴問題嗎，怎么還會出現(xiàn)?」
如果把上面的代碼稍微調(diào)整一下：
- @Service
- public class TestService1 {
- @Autowired
- private TestService2 testService2;
- public void test1() {
- }
- }
把TestService1的test1方法上的@Async注解去掉，TestService1和TestService2都需要注入對方的實例，同樣構(gòu)成了循環(huán)依賴。
但是重新啟動項目，發(fā)現(xiàn)它能夠正常運(yùn)行。這又是為什么?
帶著這兩個問題，讓我們一起開始spring循環(huán)依賴的探秘之旅。
2.什么是循環(huán)依賴?
循環(huán)依賴：說白是一個或多個對象實例之間存在直接或間接的依賴關(guān)系，這種依賴關(guān)系構(gòu)成了構(gòu)成一個環(huán)形調(diào)用。
第一種情況：自己依賴自己的直接依賴
第二種情況：兩個對象之間的直接依賴
第三種情況：多個對象之間的間接依賴
前面兩種情況的直接循環(huán)依賴比較直觀，非常好識別，但是第三種間接循環(huán)依賴的情況有時候因為業(yè)務(wù)代碼調(diào)用層級很深，不容易識別出來。
3.循環(huán)依賴的N種場景
spring中出現(xiàn)循環(huán)依賴主要有以下場景：
單例的setter注入
這種注入方式應(yīng)該是spring用的最多的，代碼如下：
- @Service
- public class TestService1 {
- @Autowired
- private TestService2 testService2;
- public void test1() {
- }
- }
- @Service
- public class TestService2 {
- @Autowired
- private TestService1 testService1;
- public void test2() {
- }
- }
這是一個經(jīng)典的循環(huán)依賴，但是它能正常運(yùn)行，得益于spring的內(nèi)部機(jī)制，讓我們根本無法感知它有問題，因為spring默默幫我們解決了。
spring內(nèi)部有三級緩存：
- singletonObjects 一級緩存，用于保存實例化、注入、初始化完成的bean實例
- earlySingletonObjects 二級緩存，用于保存實例化完成的bean實例
- singletonFactories 三級緩存，用于保存bean創(chuàng)建工廠，以便于后面擴(kuò)展有機(jī)會創(chuàng)建代理對象。
下面用一張圖告訴你，spring是如何解決循環(huán)依賴的：
圖1
細(xì)心的朋友可能會發(fā)現(xiàn)在這種場景中第二級緩存作用不大。
那么問題來了，為什么要用第二級緩存呢?
試想一下，如果出現(xiàn)以下這種情況，我們要如何處理?
- @Service
- public class TestService1 {
- @Autowired
- private TestService2 testService2;
- @Autowired
- private TestService3 testService3;
- public void test1() {
- }
- }
- @Service
- public class TestService2 {
- @Autowired
- private TestService1 testService1;
- public void test2() {
- }
- }
- @Service
- public class TestService3 {
- @Autowired
- private TestService1 testService1;
- public void test3() {
- }
- }
TestService1依賴于TestService2和TestService3，而TestService2依賴于TestService1，同時TestService3也依賴于TestService1。
按照上圖的流程可以把TestService1注入到TestService2，并且TestService1的實例是從第三級緩存中獲取的。
假設(shè)不用第二級緩存，TestService1注入到TestService3的流程如圖：
圖2
TestService1注入到TestService3又需要從第三級緩存中獲取實例，而第三級緩存里保存的并非真正的實例對象，而是ObjectFactory對象。說白了，兩次從三級緩存中獲取都是ObjectFactory對象，而通過它創(chuàng)建的實例對象每次可能都不一樣的。
這樣不是有問題?
為了解決這個問題，spring引入的第二級緩存。上面圖1其實TestService1對象的實例已經(jīng)被添加到第二級緩存中了，而在TestService1注入到TestService3時，只用從第二級緩存中獲取該對象即可。
圖3
還有個問題，第三級緩存中為什么要添加ObjectFactory對象，直接保存實例對象不行嗎?
答：不行，因為假如你想對添加到三級緩存中的實例對象進(jìn)行增強(qiáng)，直接用實例對象是行不通的。
針對這種場景spring是怎么做的呢?
答案就在AbstractAutowireCapableBeanFactory類doCreateBean方法的這段代碼中：
它定義了一個匿名內(nèi)部類，通過getEarlyBeanReference方法獲取代理對象，其實底層是通過AbstractAutoProxyCreator類的getEarlyBeanReference生成代理對象。
多例的setter注入
這種注入方法偶然會有，特別是在多線程的場景下，具體代碼如下：
- @Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
- @Service
- public class TestService1 {
- @Autowired
- private TestService2 testService2;
- public void test1() {
- }
- }
- @Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
- @Service
- public class TestService2 {
- @Autowired
- private TestService1 testService1;
- public void test2() {
- }
- }
很多人說這種情況spring容器啟動會報錯，其實是不對的，我非常負(fù)責(zé)任的告訴你程序能夠正常啟動。
為什么呢?
其實在AbstractApplicationContext類的refresh方法中告訴了我們答案，它會調(diào)用finishBeanFactoryInitialization方法，該方法的作用是為了spring容器啟動的時候提前初始化一些bean。該方法的內(nèi)部又調(diào)用了preInstantiateSingletons方法
標(biāo)紅的地方明顯能夠看出：非抽象、單例 并且非懶加載的類才能被提前初始bean。
而多例即SCOPE_PROTOTYPE類型的類，非單例，不會被提前初始化bean，所以程序能夠正常啟動。
如何讓他提前初始化bean呢?
只需要再定義一個單例的類，在它里面注入TestService1
- @Service
- public class TestService3 {
- @Autowired
- private TestService1 testService1;
- }
重新啟動程序，執(zhí)行結(jié)果：
- Requested bean is currently in creation: Is there an unresolvable circular reference?
果然出現(xiàn)了循環(huán)依賴。
注意：這種循環(huán)依賴問題是無法解決的，因為它沒有用緩存，每次都會生成一個新對象。
構(gòu)造器注入
這種注入方式現(xiàn)在其實用的已經(jīng)非常少了，但是我們還是有必要了解一下，看看如下代碼：
- @Service
- public class TestService1 {
- public TestService1(TestService2 testService2) {
- }
- }
- @Service
- public class TestService2 {
- public TestService2(TestService1 testService1) {
- }
- }
運(yùn)行結(jié)果：
- Requested bean is currently in creation: Is there an unresolvable circular reference?
出現(xiàn)了循環(huán)依賴，為什么呢?
從圖中的流程看出構(gòu)造器注入只是添加了三級緩存，并沒有使用緩存，所以也無法解決循環(huán)依賴問題。
單例的代理對象setter注入
這種注入方式其實也比較常用，比如平時使用：@Async注解的場景，會通過AOP自動生成代理對象。
我那位同事的問題也是這種情況。
- @Service
- public class TestService1 {
- @Autowired
- private TestService2 testService2;
- @Async
- public void test1() {
- }
- }
- @Service
- public class TestService2 {
- @Autowired
- private TestService1 testService1;
- public void test2() {
- }
- }
從前面得知程序啟動會報錯，出現(xiàn)了循環(huán)依賴：
- org.springframework.beans.factory.BeanCurrentlyInCreationException: Error creating bean with name 'testService1': Bean with name 'testService1' has been injected into other beans [testService2] 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 'getBeanNamesOfType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.
為什么會循環(huán)依賴呢?
答案就在下面這張圖中：
說白了，bean初始化完成之后，后面還有一步去檢查：第二級緩存 和 原始對象 是否相等。由于它對前面流程來說無關(guān)緊要，所以前面的流程圖中省略了，但是在這里是關(guān)鍵點(diǎn)，我們重點(diǎn)說說：
那位同事的問題正好是走到這段代碼，發(fā)現(xiàn)第二級緩存 和 原始對象不相等，所以拋出了循環(huán)依賴的異常。
如果這時候把TestService1改個名字，改成：TestService6，其他的都不變。
- @Service
- publicclass TestService6 {
- @Autowired
- private TestService2 testService2;
- @Async
- public void test1() {
- }
- }
再重新啟動一下程序，神奇般的好了。
what? 這又是為什么?
這就要從spring的bean加載順序說起了，默認(rèn)情況下，spring是按照文件完整路徑遞歸查找的，按路徑+文件名排序，排在前面的先加載。所以TestService1比TestService2先加載，而改了文件名稱之后，TestService2比TestService6先加載。
為什么TestService2比TestService6先加載就沒問題呢?
答案在下面這張圖中：
這種情況testService6中其實第二級緩存是空的，不需要跟原始對象判斷，所以不會拋出循環(huán)依賴。
DependsOn循環(huán)依賴
還有一種有些特殊的場景，比如我們需要在實例化Bean A之前，先實例化Bean B，這個時候就可以使用@DependsOn注解。
- @DependsOn(value = "testService2")
- @Service
- public class TestService1 {
- @Autowired
- private TestService2 testService2;
- public void test1() {
- }
- }
- @DependsOn(value = "testService1")
- @Service
- public class TestService2 {
- @Autowired
- private TestService1 testService1;
- public void test2() {
- }
- }
程序啟動之后，執(zhí)行結(jié)果：
- Circular depends-on relationship between 'testService2' and 'testService1'
這個例子中本來如果TestService1和TestService2都沒有加@DependsOn注解是沒問題的，反而加了這個注解會出現(xiàn)循環(huán)依賴問題。
這又是為什么?
答案在AbstractBeanFactory類的doGetBean方法的這段代碼中：
它會檢查dependsOn的實例有沒有循環(huán)依賴，如果有循環(huán)依賴則拋異常。
4.出現(xiàn)循環(huán)依賴如何解決?
項目中如果出現(xiàn)循環(huán)依賴問題，說明是spring默認(rèn)無法解決的循環(huán)依賴，要看項目的打印日志，屬于哪種循環(huán)依賴。目前包含下面幾種情況：
生成代理對象產(chǎn)生的循環(huán)依賴
這類循環(huán)依賴問題解決方法很多，主要有：
- 使用@Lazy注解，延遲加載
- 使用@DependsOn注解，指定加載先后關(guān)系
- 修改文件名稱，改變循環(huán)依賴類的加載順序
使用@DependsOn產(chǎn)生的循環(huán)依賴
這類循環(huán)依賴問題要找到@DependsOn注解循環(huán)依賴的地方，迫使它不循環(huán)依賴就可以解決問題。
多例循環(huán)依賴
這類循環(huán)依賴問題可以通過把bean改成單例的解決。
構(gòu)造器循環(huán)依賴
這類循環(huán)依賴問題可以通過使用@Lazy注解解決。
