Spring 是如何解决循环依赖问题

Spring 框架通过 三级缓存 机制来解决循环依赖问题。循环依赖是指两个或多个 Bean 相互依赖,形成一个闭环,例如 Bean A 依赖 Bean B,而 Bean B 又依赖 Bean A。Spring 通过提前暴露未完全初始化的 Bean 来解决这个问题。

以下是 Spring 解决循环依赖的详细机制和流程:


1. Spring Bean 的生命周期

在理解循环依赖之前,需要了解 Spring Bean 的生命周期。Spring Bean 的创建过程主要包括以下步骤:

  1. 实例化:通过构造函数或工厂方法创建 Bean 的实例。
  2. 属性填充:将依赖的 Bean 注入到当前 Bean 中(通过 @Autowired@Resource 等注解或 XML 配置)。
  3. 初始化:调用初始化方法(如 @PostConstructInitializingBeanafterPropertiesSet 方法)。
  4. 销毁:在容器关闭时调用销毁方法。

循环依赖通常发生在 属性填充 阶段。


2. 三级缓存机制

Spring 通过三级缓存来解决循环依赖问题。三级缓存分别是:

  1. 一级缓存(Singleton Objects):存储完全初始化好的单例 Bean。
  2. 二级缓存(Early Singleton Objects):存储提前暴露的未完全初始化的 Bean(仅实例化,未填充属性)。
  3. 三级缓存(Singleton Factories):存储 Bean 的工厂对象(ObjectFactory),用于生成提前暴露的 Bean。

3. 解决循环依赖的流程

以下是一个典型的循环依赖场景:

  • Bean A 依赖 Bean B。
  • Bean B 依赖 Bean A。

Spring 解决循环依赖的流程如下:

步骤 1:创建 Bean A
  1. Spring 开始创建 Bean A,调用构造函数实例化 Bean A。
  2. 将 Bean A 的工厂对象(ObjectFactory)放入三级缓存。
  3. 开始填充 Bean A 的属性,发现 Bean A 依赖 Bean B。
步骤 2:创建 Bean B
  1. Spring 开始创建 Bean B,调用构造函数实例化 Bean B。
  2. 将 Bean B 的工厂对象(ObjectFactory)放入三级缓存。
  3. 开始填充 Bean B 的属性,发现 Bean B 依赖 Bean A。
步骤 3:解决 Bean B 的依赖
  1. Spring 从三级缓存中获取 Bean A 的工厂对象,生成 Bean A 的早期引用(未完全初始化的 Bean A)。
  2. 将 Bean A 的早期引用放入二级缓存,并从三级缓存中移除 Bean A 的工厂对象。
  3. 将 Bean A 的早期引用注入到 Bean B 中。
  4. Bean B 完成属性填充和初始化,成为一个完全初始化的 Bean。
  5. 将 Bean B 放入一级缓存。
步骤 4:完成 Bean A 的创建
  1. Spring 将 Bean B 注入到 Bean A 中。
  2. Bean A 完成属性填充和初始化,成为一个完全初始化的 Bean。
  3. 将 Bean A 放入一级缓存,并从二级缓存中移除 Bean A 的早期引用。

4. 代码示例

以下是一个简单的循环依赖示例:

@Component
public class BeanA {@Autowiredprivate BeanB beanB;
}@Component
public class BeanB {@Autowiredprivate BeanA beanA;
}

Spring 会通过三级缓存机制解决 BeanABeanB 之间的循环依赖。


5. 解决循环依赖的限制

Spring 的循环依赖解决方案有以下限制:

  1. 仅支持单例 Bean:Spring 只能解决单例作用域(Singleton)的 Bean 的循环依赖。原型作用域(Prototype)的 Bean 无法解决循环依赖。

  2. 构造函数注入无法解决循环依赖:如果循环依赖是通过构造函数注入的,Spring 无法解决。因为构造函数注入需要在实例化时完成依赖注入,而三级缓存机制无法提前暴露未完全初始化的 Bean。

    @Component
    public class BeanA {private final BeanB beanB;@Autowiredpublic BeanA(BeanB beanB) {this.beanB = beanB;}
    }@Component
    public class BeanB {private final BeanA beanA;@Autowiredpublic BeanB(BeanA beanA) {this.beanA = beanA;}
    }
    

    上述代码会抛出 BeanCurrentlyInCreationException 异常。

  3. 避免复杂的循环依赖:虽然 Spring 可以解决简单的循环依赖,但复杂的循环依赖可能会导致代码难以维护和理解,应尽量避免。


6. 如何避免循环依赖

  1. 使用 Setter 注入或字段注入:避免使用构造函数注入。
  2. 重新设计代码:通过重新设计类之间的关系,消除循环依赖。
  3. 使用 @Lazy 注解:延迟加载依赖的 Bean。
    @Component
    public class BeanA {private final BeanB beanB;@Autowiredpublic BeanA(@Lazy BeanB beanB) {this.beanB = beanB;}
    }
    

7. 缓存状态的变化

以下是缓存状态的变化过程:

步骤一级缓存 (singletonObjects)二级缓存 (earlySingletonObjects)三级缓存 (singletonFactories)
创建 BeanA 实例后BeanA 的工厂对象
创建 BeanB 实例后BeanABeanB 的工厂对象
解决 BeanB 依赖后BeanA 的早期引用BeanB 的工厂对象
BeanB 创建完成后BeanBBeanA 的早期引用
BeanA 创建完成后BeanABeanB

总结

Spring 通过三级缓存机制解决了单例 Bean 的循环依赖问题,但构造函数注入和原型 Bean 的循环依赖无法解决。在实际开发中,应尽量避免循环依赖,保持代码的清晰和可维护性。如果无法避免,可以使用 Setter 注入或 @Lazy 注解来解决。

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