Spring源码深度解析：三级缓存机制探究

在Spring框架中，三级缓存机制是容器初始化Bean过程中的一个重要组成部分。它有效地解决了循环依赖的问题，特别是在单例Bean的初始化过程中。本文将深入探讨Spring的三级缓存机制，并通过代码片段来解析其工作原理。

一、三级缓存概述

Spring的三级缓存是为了解决循环依赖问题而设计的。在Spring的IoC容器中，Bean的创建和初始化过程分为多个阶段，其中涉及到了多个缓存。这三个缓存分别是：

一级缓存（singletonCache）：用于存储完全初始化好的单例Bean实例。
二级缓存（earlySingletonCache）：用于存储已经创建好实例但还未进行属性填充和初始化方法调用的单例Bean。
三级缓存（singletonFactories）：存储的是ObjectFactory对象，这些对象能够生成对应Bean的早期引用。

二、三级缓存机制的工作流程

创建Bean实例：当Spring IoC容器需要创建一个Bean时，首先会调用Bean的构造函数来创建实例。此时，这个Bean的实例会被包装成一个ObjectFactory对象，并放入三级缓存中。
属性填充：接着，Spring会尝试为Bean填充属性。如果属性是另一个Bean的引用，那么Spring会尝试去获取这个引用的Bean。如果这个Bean已经存在于一级缓存中，那么直接获取；否则，会检查二级缓存和三级缓存。
处理循环依赖：如果在填充属性时发现依赖的Bean在三级缓存中存在，那么Spring会调用这个ObjectFactory对象来获取Bean的早期引用。然后，将这个早期引用放入二级缓存中，并继续填充属性。这样，即使存在循环依赖，Spring也能够通过早期引用来解决。
初始化Bean：当所有的属性都被填充完毕后，Spring会调用Bean的初始化方法（如果有的话）。此时，Bean的状态从早期引用变成了完全初始化好的实例，并被放入一级缓存中。
完成初始化：最后，Spring会从二级缓存中移除这个Bean的早期引用，并从三级缓存中移除对应的ObjectFactory对象。

三、代码片段解析

以下是一个简化的Spring源码片段，用于说明三级缓存的核心逻辑：

// 假设这是Spring IoC容器的部分实现  public class DefaultSingletonBeanRegistry {  // 一级缓存  private final Map<String, Object> singletonCache = new ConcurrentHashMap<>(256);  // 二级缓存  private final Map<String, Object> earlySingletonCache = new HashMap<>(16);  // 三级缓存  private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);  // ... 其他方法 ...  protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {  // 首先尝试从一级缓存中获取  Object singletonObject = this.singletonCache.get(beanName);  if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {  // 如果一级缓存中没有，且Bean正在创建中，则尝试从二级和三级缓存中获取  synchronized (this.singletonObjects) {  singletonObject = this.earlySingletonCache.get(beanName);  if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {  ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);  if (singletonFactory != null) {  // 从三级缓存中获取ObjectFactory并创建早期引用  singletonObject = singletonFactory.getObject();  this.earlySingletonCache.put(beanName, singletonObject);  this.singletonFactories.remove(beanName);  // ... 后续可能需要移除二级缓存中的早期引用，并放入一级缓存 ...  }  }  }  }  return singletonObject;  }  // ... 其他方法 ...  }