Spring三级缓存处理循环依赖的过程

Spring三级缓存

Spring三级缓存是什么？

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  1. 一级缓存：单例池。存放的是完整的Bean对象。经过完整的生命周期。
  2. 二级缓存：存放需要提前暴露的Bean对象。也就不完整的Bean对象。需要提前暴露就是指，可能会被循环依赖。(这里可能需要用代理对象，替换原始对象。)，保存出现循环依赖的Bean，需要提前暴露给其他Bean去依赖且还没有经过完整的生命周期的Bean 。
  3. 三级缓存：存放提前暴露的ObjectFactory。这里其实是把提前暴露的对象又封装了一层。（）

解决了什么？

三级缓存的目的是为了解决循环依赖的问题。并解决了代理对象(AOP)循环依赖的问题

源码执行过程

准备配置文件

有两个Service对象，并且相互依赖着对方。

<bean name="serviceA" class="com.mfyuan.service.ServiceA"><property name="serviceB" ref="serviceB"/>
</bean><bean name="serviceB" class="com.mfyuan.service.ServiceB" ><property name="serviceA" ref="serviceA"/>
</bean>

执行过程

  1. 通过beanDefinitionNames来对所有bean的定义具体化。（把BeanDefinition转换成Bean对象）。

  2. AbstractBeanFactory#getBean("serviceA") 在容器中获取ServiceA。

  3. AbstractBeanFactory#doGetBean("serviceA") 实例获取ServiceA的方法。

  4. DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton("serviceA")。记住这个方法后面经常用到。他是先从一级缓存-》二级缓存-》三级缓存依次已经判断。因为这个时候我们缓存中不存在ServiceA这个Bean,所以这里是获取不到的。所以继续往下走。

  5. DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton("serviceA",new ObjectFactory())。很眼熟，没错它是跟上面同样的方法名，只不过是重载方法。关键的是第二个参数ObjectFactory对象工厂。他是一个匿名内部类在高版本中也可以是lambda表达式。

    image-20231129222701663

  6. 首先从一级缓存中获取ServiceA，这里显然也是获取不到的。所以通过ObjectFactory来创建对象。而我们的ObjectFactory中只有一个方法就是createBean

    image-20231129223324775

  7. AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean("serviceA")实际创建Bean的方法。

  8. AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBeanInstance("serviceA")。这个时候已经把ServiceA这个Bean实例化好了，但是未初始化，且没有放入到容器中。

  9. 判断这个Bean是否需要提前暴露,如果需要。则将原始对象包装成()->getEarlyBeanReference("serviceA", mbd, bean)放入三级缓存中。

    image-20231129223856929

    image-20231129224127537

  10. AbstractAutowireCapableBeanFactory#populateBean("serviceA")，对serviceA进行属性赋值，也就是初始化。

    image-20231129224317823

  11. AbstractAutowireCapableBeanFactory#applyPropertyValues("serviceA", mbd, bw, pvs)。判断ServiceA是否依赖其他Bean，这里因为依赖ServiceB，所以会进入以下步骤。

12.主要是BeanDefinitionValueResolver#resolveValueIfNecessary("serviceB", originalValue);。这里的pv就是我们的serviceB了。然后去判断ServiceB是否还依赖其他Bean。

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  1. BeanDefinitionValueResolver#resolveReference("serviceB")。这里又看到一个很熟悉的方法getBean("serviceB")也就是我们的步骤2;

    image-20231129225813312

  2. serviceB与serviceA一样的步骤这里就省略详细过程。

getBean("serviceB") -> doGetBean("serviceB") -> getSingleton("serviceB") -> getSingleton("serviceB",new ObjectFactory()) 尝试在一级缓存中获取，这里也显然拿不到serviceB -> createBean("serviceB") -> doCreateBean("serviceB") -> createBeanInstance("serviceB") 实例化完成ServiceB -> addSingletonFactory(()->getEarlyBeanReference("serviceB", mbd, bean)） 将实例化但未初始化的ServiceB放到三级缓存中。 -> populateBean("serviceB") 属性赋值 -> applyPropertyValues("serviceB")-> 因为ServiceB依赖ServiceA 所以执行resolveValueIfNecessary("serviceA", originalValue)-> resolveReference("serviceA") -> this.beanFactory.getBean("serviceA") 再次去容器中获取ServiceA 又一层嵌套循环 -> doGetBean("serviceA")。

  1. getSingleton("serviceA") 在容器中获取ServiceA,因为serviceA已经是正在创建的了，所以是可以从三级缓存中获取到。并把ServiceA放入二级缓存。

    image-20231129233343077

  2. AbstractAutowireCapableBeanFactory#getEarlyBeanReference("serviceA") 来获取最终公开的对象，因为我们的ServiceA他是不需要代理的所以直接返回原始对象即可。

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  3. 将ServiceA这个不完整的对象放入到二级缓存中。

  4. 这里因为可以拿到ServiceA了，并通过setPropertyValues来对ServiceB的serviceA进行赋值。

    image-20231129233948229

  5. initializeBean("serviceB")赋值完成后，对ServiceB进行剩下的初始化操作。

  6. addSingleton("serviceB", singletonObject)将ServiceB放入一级缓存中。

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  7. 这里也就是能到到完成的ServiceB对象了,进行执行步骤10-11中的后续步骤，也就是对ServiceA的serviceB属性进行赋值。

  8. initializeBean("serviceA")赋值完成后，对ServiceA进行剩下的初始化操作。

  9. addSingleton("serviceA", singletonObject)将ServiceA放入一级缓存中。

  10. 注意这里其实并没有结束，因为我们一个是通过步骤1中的循环才进入到这个过程的。因为ServiceB还没有循环到所有会继续用ServiceB来进行循环。但是因为一级缓存中都存在这些信息了所以很快就结束了。

大致的过程就是这样的。可能有些绕，结合源码啃下来还是有些收货的。

思考问题

为什么不将lambda表达式放入二级缓存呢？

如果有一个Bean同时与另外两个Bean所循环依赖呢。那是不是得从二级缓存里取两次，然后创建两次呢？这样显然是不对的。

为什么不直接将代理对象放入到二级缓存中，而是通过lambda表达式的方式存入三级缓存。

  1. Bean被创建的时候，其实并不知道，自己是否被其他Bean所依赖（也就是不知道自己是否产生了循环依赖）。

    什么时候知道自己被依赖的呢？ 是当其他Bean初始化的时候扫描到依赖里的时候，才能知道。

  2. 正常流程，AOP其实是在后置处理器的去帮我们创建代理对象的。(实例化后，设置属性之后。)

    所有说我们不能一开始就把所有需要代理的对象，都给代理出来，只有产生循环依赖的时候才能把他代理出来，也就是需要把AOP操作提前。

  3. 二级缓存的结构是Map<String,Object>，如果从二级缓存中取出的对象，你还得判断一下它是否需要被代理（也就是每个对象都要判断一下）。那可能就麻烦了。

  4. 新增一个Map，并且使用lambda表达式的方法，就可以很好的解决，只有在被调用且满足条件（循环依赖&&需要被代理）的时候的时候才去创建代理对象。

总结

当Spring遇到循坏依赖时，它通过使用三级缓存以及提前暴露不完整的对象来解决问题。

举例：在A实例化完成后，Spring会将他放入到三级缓存中。A此时并没有进行初始化，当A进行属性赋值的时候，如果扫描到A对象依赖B对象的话，则又会去实例化B对象，然后再把B对象放入到三级缓存中，当B进行属性赋值的时候，发现需要依赖A对象，那么这个时候就出现了循环依赖的问题了。然后从三级缓存中取出A对象，这里的A对象被包装成了一个ObjectFactroy的一个lambda表达式，这个表达式执行后会决定是否使用代理对象还是原始对象，因为属性注入的时候肯定是需要把代理后的属性给设置进去。那么当我们拿到了处理后的A对象，会将他放入到二级缓存中，此时A并没有走完所有的生命周期，并且从三级缓存中将A对象移除。到这里B的属性就注入完成了，执行剩下的生命周期后会被放入到一级缓存中，也就是单例池。然后A的属性也可以从一级缓存中取到了，然后整个循环依赖就结束了。

这三个缓存存在的目的就是为了，在容器的创建过程中，可以将某些对象提前暴露出来，从而起到打破循环的目的。

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