singletonObjects （一级缓存）它是我们最熟悉的朋友，俗称“单例池”“容器”，缓存创建完成单例Bean的地方。
earlySingletonObjects（二级缓存）映射Bean的早期引用，也就是说在这个Map里的Bean不是完整的，甚至还不能称之为“Bean”，只是一个Instance.
singletonFactories（三级缓存） 映射创建Bean的原始工厂
 

这样做有什么好处呢？让我们来分析一下“A的某个field或者setter依赖了B的实例对象，同时B的某个field或者setter依赖了A的实例对象”这种循环依赖的情况：

spring初始化bean的过程如下：
1>首先尝试从一级缓存中获取serviceA实例，发现不存在并且serviceA不在创建过程中；
2>serviceA完成了初始化的第一步（实例化：调用createBeanInstance方法，即调用默认构造方法实例化）；
3>将自己(serviceA)提前曝光到singletonFactories中;
4>此时进行初始化的第二步（注入属性serviceB），发现自己依赖对象serviceB，此时就尝试去get(B)，发现B还没有被实create，所以走create流程;
5>serviceB完成了初始化的第一步（实例化：调用createBeanInstance方法，即调用默认构造方法实例化）；
6>将自己(serviceB)提前曝光到singletonFactories中;
7>此时进行初始化的第二步（注入属性serviceA）;
8>于是尝试get(A)，尝试一级缓存singletonObjects(肯定没有，因为A还没初始化完全)，尝试二级缓存earlySingletonObjects（也没有），尝试三级缓存singletonFactories，由于A通过ObjectFactory将自己提前曝光了，所以B能够通过ObjectFactory.getObject拿到A对象(虽然A还没有初始化完全，但是总比没有好呀);
9>B拿到A对象后顺利完成了初始化阶段1、2、3，完全初始化之后将自己放入到一级缓存singletonObjects中；
10>此时返回A中，A此时能拿到B的对象顺利完成自己的初始化阶段2、3，最终A也完成了初始化，进去了一级缓存singletonObjects中;

知道了这个原理时候，肯定就知道为啥Spring不能解决“A的构造方法中依赖了B的实例对象，同时B的构造方法中依赖了A的实例对象”这类问题了！因为加入singletonFactories三级缓存的前提是执行了构造器，所以构造器的循环依赖没法解决。

4、循环依赖的N种场景

这里主要讲解spring是如何解决单例setter注入时的循环依赖问题，其他四种循环依赖场景后文再一一分析讲解

3.1、单例的setter注入
这种注入方式应该是spring用的最多的，代码如下：

@Service
public class ServiceA {@Autowiredprivate ServiceB serviceB;
}@Service
public class ServiceB {@Autowiredprivate ServiceA serviceA;
}

spring内部有三级缓存：

singletonObjects 一级缓存，用于保存实例化、注入、初始化完成的bean实例
earlySingletonObjects 二级缓存，用于保存实例化完成的bean实例
singletonFactories 三级缓存，用于保存bean创建工厂，以便于后面扩展有机会创建代理对象。
下面用一张图告诉你，spring是如何解决循环依赖的：

上面(3、Spring怎么解决循环依赖)中已经讲解过spring解决单例循环依赖的过程，这里细心的朋友可能会发现在这种场景中第二级缓存(earlySingletonObjects)作用不大。
那么问题来了，为什么要用第二级缓存呢？
试想一下，如果出现以下这种情况，我们要如何处理？

@Service
public class ServiceA {@Autowiredprivate ServiceB serviceB;@Autowiredprivate ServiceB serviceC;
}@Service
public class ServiceB {@Autowiredprivate ServiceA serviceA;
}@Service
public class ServiceC {@Autowiredprivate ServiceA serviceA;
}

serviceA依赖于serviceB和serviceC，而serviceB依赖于serviceA，同时serviceC也依赖于serviceA。按照上图的流程可以把serviceA注入到serviceB，并且sServiceA的实例是从第三级缓存中获取的。假设不用第二级缓存，serviceA注入到serviceC的流程如图：
图2

 

serviceA注入到serviceC又需要从第三级缓存中获取实例，而第三级缓存里保存的并非真正的实例对象，而是ObjectFactory对象。说白了，两次从三级缓存中获取都是ObjectFactory对象，而通过它创建的实例对象每次可能都不一样的。这样不是有问题？

为了解决这个问题，spring引入的第二级缓存。上面图1其实serviceA对象的实例已经被添加到第二级缓存中了，而在serviceA注入到TestService3时，只用从第二级缓存中获取该对象即可。
图3

还有个问题，第三级缓存中为什么要添加ObjectFactory对象，直接保存实例对象不行吗？
答：不行，因为假如你想对添加到三级缓存中的实例对象进行增强，直接用实例对象是行不通的。
针对这种场景spring是怎么做的呢？
答案就在AbstractAutowireCapableBeanFactory类doCreateBean方法的这段代码中：
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
        isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
if (earlySingletonExposure) {
    if (logger.isDebugEnabled()) {
        logger.debug("Eagerly caching bean '" + beanName +
                "' to allow for resolving potential circular references");
    }
    addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}

它定义了一个匿名内部类，通过getEarlyBeanReference方法获取代理对象，其实底层是通过AbstractAutoProxyCreator类的getEarlyBeanReference生成代理对象。

3.2、多例的setter注入
这种注入方法偶然会有，具体代码如下：

@Service
@Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
public class ServiceA {@Autowiredprivate ServiceB serviceB;
}@Service
@Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
public class ServiceB {@Autowiredprivate ServiceA serviceA;
}

可能你会认为这种情况spring容器启动会报错，其实是不会，为什么呢？其实在AbstractApplicationContext类的refresh方法中告诉了我们答案，它会调用finishBeanFactoryInitialization方法，该方法的作用是为了spring容器启动的时候提前初始化一些bean。该方法的内部又调用了beanFactory.preInstantiateSingletons()方法：

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {StopWatch stopWatch = new StopWatch();stopWatch.start();ConfigurableApplicationContext context = null;Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList();this.configureHeadlessProperty();SpringApplicationRunListeners listeners = this.getRunListeners(args);listeners.starting();Collection exceptionReporters;try {ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);ConfigurableEnvironment environment = this.prepareEnvironment(listeners, applicationArguments);this.configureIgnoreBeanInfo(environment);Banner printedBanner = this.printBanner(environment);context = this.createApplicationContext();exceptionReporters = this.getSpringFactoriesInstances(SpringBootExceptionReporter.class, new Class[]{ConfigurableApplicationContext.class}, context);this.prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);this.refreshContext(context);this.afterRefresh(context, applicationArguments);stopWatch.stop();if (this.logStartupInfo) {(new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass)).logStarted(this.getApplicationLog(), stopWatch);}listeners.started(context);this.callRunners(context, applicationArguments);} catch (Throwable var10) {this.handleRunFailure(context, var10, exceptionReporters, listeners);throw new IllegalStateException(var10);}try {listeners.running(context);return context;} catch (Throwable var9) {this.handleRunFailure(context, var9, exceptionReporters, (SpringApplicationRunListeners)null);throw new IllegalStateException(var9);}}

 

refresh：

public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {synchronized(this.startupShutdownMonitor) {this.prepareRefresh();ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = this.obtainFreshBeanFactory();this.prepareBeanFactory(beanFactory);try {this.postProcessBeanFactory(beanFactory);this.invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);this.registerBeanPostProcessors(beanFactory);this.initMessageSource();this.initApplicationEventMulticaster();this.onRefresh();this.registerListeners();this.finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);this.finishRefresh();} catch (BeansException var9) {if (this.logger.isWarnEnabled()) {this.logger.warn("Exception encountered during context initialization - cancelling refresh attempt: " + var9);}this.destroyBeans();this.cancelRefresh(var9);throw var9;} finally {this.resetCommonCaches();}}}

 

    protected void finishBeanFactoryInitialization(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {if (beanFactory.containsBean("conversionService") && beanFactory.isTypeMatch("conversionService", ConversionService.class)) {beanFactory.setConversionService((ConversionService)beanFactory.getBean("conversionService", ConversionService.class));}if (!beanFactory.hasEmbeddedValueResolver()) {beanFactory.addEmbeddedValueResolver((strVal) -> {return this.getEnvironment().resolvePlaceholders(strVal);});}String[] weaverAwareNames = beanFactory.getBeanNamesForType(LoadTimeWeaverAware.class, false, false);String[] var3 = weaverAwareNames;int var4 = weaverAwareNames.length;for(int var5 = 0; var5 < var4; ++var5) {String weaverAwareName = var3[var5];this.getBean(weaverAwareName);}beanFactory.setTempClassLoader((ClassLoader)null);beanFactory.freezeConfiguration();beanFactory.preInstantiateSingletons();}

 

红框的地方明显能够看出：非抽象、单例 并且非懒加载的类才能被提前初始bean。而多例即SCOPE_PROTOTYPE类型的类，非单例，不会被提前初始化bean，所以程序能够正常启动。如何让它提前初始化bean呢？只需要再定义一个单例的类，在它里面注入serviceA: 

@Service
public class ServiceC {@Autowiredprivate ServiceA serviceA;
}

重新启动程序，执行结果：

Requested bean is currently in creation: Is there an unresolvable circular reference?

果然出现了循环依赖。

注意：这种循环依赖问题是无法解决的，因为它没有用缓存，每次都会生成一个新对象。

3.3、构造器注入
这种注入方式现在其实用的已经非常少了，但是我们还是有必要了解一下，看看如下代码：

@Service
public class ServiceA {public ServiceA(ServiceB serviceB) {}
}@Service
public class ServiceB {public ServiceB(ServiceA serviceA) {}
}

运行结果：

Requested bean is currently in creation: Is there an unresolvable circular reference?

出现了循环依赖，为什么呢？

 从图中的流程看出构造器注入没能添加到三级缓存，也没有使用缓存，所以也无法解决循环依赖问题。

3.4、单例的代理对象setter注入
这种注入方式其实也比较常用，比如平时使用：@Async注解的场景，会通过AOP自动生成代理对象。

@Service
@EnableAsync
public class ServiceA {@Autowiredprivate ServiceB serviceB;@Asyncpublic void test1() {System.out.println("async");}
}@Service
public class ServiceB {@Autowiredprivate ServiceA serviceA;
}

程序启动会报错，出现了循环依赖：

org.springframework.beans.factory.BeanCurrentlyInCreationException: Error creating bean with name ‘serviceA’: Bean with name ‘serviceA’ has been injected into other beans [serviceB] in its raw version as part of a circular reference

为什么会循环依赖呢？答案就在下面这张图中：

 doCreateBean

 protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) throws BeanCreationException {BeanWrapper instanceWrapper = null;if (mbd.isSingleton()) {instanceWrapper = (BeanWrapper)this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);}if (instanceWrapper == null) {instanceWrapper = this.createBeanInstance(beanName, mbd, args);}Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();Class<?> beanType = instanceWrapper.getWrappedClass();if (beanType != NullBean.class) {mbd.resolvedTargetType = beanType;}synchronized(mbd.postProcessingLock) {if (!mbd.postProcessed) {try {this.applyMergedBeanDefinitionPostProcessors(mbd, beanType, beanName);} catch (Throwable var17) {throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Post-processing of merged bean definition failed", var17);}mbd.postProcessed = true;}}boolean earlySingletonExposure = mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences && this.isSingletonCurrentlyInCreation(beanName);if (earlySingletonExposure) {if (this.logger.isTraceEnabled()) {this.logger.trace("Eagerly caching bean '" + beanName + "' to allow for resolving potential circular references");}this.addSingletonFactory(beanName, () -> {return this.getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);});}Object exposedObject = bean;try {this.populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);exposedObject = this.initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);} catch (Throwable var18) {if (var18 instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException)var18).getBeanName())) {throw (BeanCreationException)var18;}throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Initialization of bean failed", var18);}if (earlySingletonExposure) {Object earlySingletonReference = this.getSingleton(beanName, false);if (earlySingletonReference != null) {if (exposedObject == bean) {exposedObject = earlySingletonReference;} else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && this.hasDependentBean(beanName)) {String[] dependentBeans = this.getDependentBeans(beanName);Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet(dependentBeans.length);String[] var12 = dependentBeans;int var13 = dependentBeans.length;for(int var14 = 0; var14 < var13; ++var14) {String dependentBean = var12[var14];if (!this.removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {actualDependentBeans.add(dependentBean);}}if (!actualDependentBeans.isEmpty()) {throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName, "Bean with name '" + beanName + "' has been injected into other beans [" + StringUtils.collectionToCommaDelimitedString(actualDependentBeans) + "] 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.");}}}}try {this.registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);return exposedObject;} catch (BeanDefinitionValidationException var16) {throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Invalid destruction signature", var16);}}

说白了，bean初始化完成之后，后面还有一步去检查：第二级缓存是否存在， 代理对象和原始对象是否相等。

到此发现第二级缓存存在并且代理对象和原始对象是不相等，因此抛出上面异常。

如果这时候把ServiceA改个名字，改成：ServiceC，其他的都不变。

@Service
public class ServiceB {@Autowiredprivate ServiceC serviceC;
}@Service
@EnableAsync
public class ServiceC {@Autowiredprivate ServiceB serviceB;@Asyncpublic void test1() {System.out.println("async");}
}

 再重新启动一下程序，成功了，没有报错了!!!
这又是为什么？
这就要从spring的bean加载顺序说起了，默认情况下，spring是按照文件完整路径递归查找的，按路径+文件名排序，排在前面的先加载。所以ServiceA比ServiceB先加载，而改了文件名称之后，ServiceB比ServiceC先加载。为什么ServiceB比ServiceC先加载就没问题呢？答案在下面这张图中

 这种情况ServiceC第二级缓存是空的，不需要跟原始对象判断，所以不会抛出循环依赖。

3.5、DependsOn循环依赖

@Service
@DependsOn("serviceB")
public class ServiceA {}@Service
@DependsOn("serviceA")
public class ServiceB {}

程序启动之后，执行结果：

Circular depends-on relationship between ‘serviceB’ and ‘serviceA’

这个例子中本来如果ServiceA和ServiceB都没有加@DependsOn注解是没问题的，反而加了这个注解会出现循环依赖问题。

这又是为什么？

答案在AbstractBeanFactory类的doGetBean方法的这段代码中：

初始化bean前，它会检查dependsOn的实例有没有循环依赖，如果有循环依赖则抛异常。

5、出现循环依赖如何解决？

项目中如果出现循环依赖问题，说明是spring默认无法解决的循环依赖，要看项目的打印日志，属于哪种循环依赖。目前包含下面几种情况：

5.1、生成代理对象产生的循环依赖
生成代理对象产生的循环依赖这类循环依赖问题解决方法很多，主要有：
1、使用@Lazy注解，延迟加载
2、使用@DependsOn注解，指定加载先后关系
3、修改文件名称，改变循环依赖类的加载顺序

5.2、DependsOn循环依赖
使用@DependsOn产生的循环依赖这类循环依赖问题要找到@DependsOn注解循环依赖的地方，迫使它不循环依赖就可以解决问题。

5.3、多例循环依赖
多例循环依赖这类循环依赖问题可以通过把bean改成单例的解决。

5.3、构造器循环依赖
构造器循环依赖这类循环依赖问题可以通过使用@Lazy注解解决。