前言
问:Spring如何解决循环依赖
?
答:Spring通过提前曝光
机制,利用三级缓存
解决循环依赖
(这原理还是挺简单的,参考:三级缓存、图解循环依赖原理)
再问:Spring通过提前曝光
,直接曝光到二级缓存
已经可以解决循环依赖问题了,为什么一定要三级缓存
?
再细问:如果循环依赖的时候,所有类又都需要Spring AOP自动代理
,那Spring如何提前曝光?曝光的是原始bean
还是代理后的bean
?
这些问题算是Spring源码的压轴题了,如果这些问题都弄明白,恭喜你顺利结业Spring源码了。先上图,再分析源码
源码分析
进入正题,在Spring创建Bean
的核心代码doGetBean
中,在实例化bean
之前,会先尝试从三级缓存
获取bean,这也是Spring解决循环依赖的开始
(一) 缓存中获取bean
// AbstractBeanFactory.java
protected <T> T doGetBean(final String name, @Nullable final Class<T> requiredType,
@Nullable final Object[] args, boolean typeCheckOnly) throws BeansException {
final String beanName = transformedBeanName(name);
Object bean;
// 2. 尝试从缓存中获取bean
Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
...
}
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
// 从一级缓存获取,key=beanName value=bean
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
synchronized (this.singletonObjects) {
// 从二级缓存获取,key=beanName value=bean
singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
// 是否允许循环引用
if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
/** * 三级缓存获取,key=beanName value=objectFactory,objectFactory中存储getObject()方法用于获取提前曝光的实例 * * 而为什么不直接将实例缓存到二级缓存,而要多此一举将实例先封装到objectFactory中? * 主要关键点在getObject()方法并非直接返回实例,而是对实例又使用 * SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor的getEarlyBeanReference方法对bean进行处理 * * 也就是说,当spring中存在该后置处理器,所有的单例bean在实例化后都会被进行提前曝光到三级缓存中, * 但是并不是所有的bean都存在循环依赖,也就是三级缓存到二级缓存的步骤不一定都会被执行,有可能曝光后直接创建完成,没被提前引用过, * 就直接被加入到一级缓存中。因此可以确保只有提前曝光且被引用的bean才会进行该后置处理 */
ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
if (singletonFactory != null) {
/** * 通过getObject()方法获取bean,通过此方法获取到的实例不单单是提前曝光出来的实例, * 它还经过了SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor的getEarlyBeanReference方法处理过。 * 这也正是三级缓存存在的意义,可以通过重写该后置处理器对提前曝光的实例,在被提前引用时进行一些操作 */
singletonObject = singletonFactory.getObject();
// 将三级缓存生产的bean放入二级缓存中
this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
// 删除三级缓存
this.singletonFactories.remove(beanName);
}
}
}
}
return singletonObject;
}
三级缓存分别是:
singletonObject
:一级缓存,该缓存key = beanName, value = bean;
这里的bean是已经创建完成的,该bean经历过实例化->属性填充->初始化以及各类的后置处理。因此,一旦需要获取bean时,我们第一时间就会寻找一级缓存earlySingletonObjects
:二级缓存,该缓存key = beanName, value = bean;
这里跟一级缓存的区别在于,该缓存所获取到的bean是提前曝光出来的,是还没创建完成的。也就是说获取到的bean只能确保已经进行了实例化,但是属性填充跟初始化肯定还没有做完,因此该bean还没创建完成,仅仅能作为指针提前曝光,被其他bean所引用singletonFactories
:三级缓存,该缓存key = beanName, value = beanFactory;
在bean实例化完之后,属性填充以及初始化之前,如果允许提前曝光,spring会将实例化后的bean提前曝光,也就是把该bean转换成beanFactory
并加入到三级缓存。在需要引用提前曝光对象时再通过singletonFactory.getObject()
获取。
这里抛出问题,如果我们直接将提前曝光的对象放到二级缓存earlySingletonObjects
,Spring循环依赖时直接取就可以解决循环依赖了,为什么还要三级缓存singletonFactory
然后再通过getObject()
来获取呢?这不是多此一举?
(二) 三级缓存的添加
我们回到添加三级缓存,添加SingletonFactory
的地方,看看getObject()
到底做了什么操作
this.addSingletonFactory(beanName, () -> {
return this.getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);
});
可以看到在返回getObject()
时,多做了一步getEarlyBeanReference
操作,这步操作是BeanPostProcess
的一种,也就是给子类重写的一个后处理器,目的是用于被提前引用
时进行拓展。即:曝光的时候并不调用该后置处理器,只有曝光,且被提前引用的时候才调用,确保了被提前引用
这个时机触发。
(三) 提前曝光代理earlyProxyReferences
因此所有的重点都落到了getEarlyBeanReference
上,getEarlyBeanReference
方法是SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor
所规定的接口。再通过UML的类图查看实现类,仅有AbstractAutoProxyCreator
进行了实现。也就是说,除了用户在子类重写,否则仅有AbstractAutoProxyCreator
一种情况
// AbstractAutoProxyCreator.java
public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
// 缓存当前bean,表示该bean被提前代理了
Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
// 对bean进行提前Spring AOP代理
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}
wrapIfNecessary
是用于Spring AOP自动代理的。Spring将当前bean缓存到earlyProxyReferences
中标识提前曝光的bean
在被提前引用之前,然后进行了Spring AOP代理。
但是经过Spring AOP代理后的bean就已经不再是原来的bean了,经过代理后的bean是一个全新的bean,也就是说代理前后的2个bean连内存地址都不一样了。这时将再引出新的问题:B提前引用A将引用到A的代理,这是符合常理的,但是最原始的bean A在B完成创建后将继续创建,那么Spring Ioc最后返回的Bean是Bean A呢还是经过代理后的Bean呢?
这个问题我们得回到Spring AOP代理,Spring AOP代理时机有2个:
- 当自定义了
TargetSource
,则在bean实例化前完成Spring AOP代理并且直接发生短路操作,返回bean - 正常情况下,都是在bean初始化后进行Spring AOP代理
- 如果要加上今天说的提前曝光代理,
getEarlyBeanReference
可以说3种
第一种情况就没什么好探究的了,直接短路了,根本没有后续操作。而我们关心的是第二种情况,在Spring初始化后置处理器中发生的Spring AOP代理
public Object applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(Object existingBean, String beanName)
throws BeansException {
Object result = existingBean;
for (BeanPostProcessor processor : getBeanPostProcessors()) {
// 调用bean初始化后置处理器处理
Object current = processor.postProcessAfterInitialization(result, beanName);
if (current == null) {
return result;
}
result = current;
}
return result;
}
// AbstractAutoProxyCreator.java
public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) {
if (bean != null) {
// 获取缓存key
Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
// 查看该bean是否被Spring AOP提前代理!而缓存的是原始的bean,因此如果bean被提前代理过,这此处会跳过
// 如果bean没有被提前代理过,则进入AOP代理
if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}
}
return bean;
}
earlyProxyReferences
是不是有点熟悉,是的,这就是我们刚刚提前曝光并且进行Spring AOP提前代理时缓存的原始bean,如果缓存的原始bean跟当前的bean是一至的,那么就不进行Spring AOP代理了!返回原始的bean
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)
throws BeanCreationException {
try {
//
/** * 4. 填充属性 * 如果@Autowired注解属性,则在上方完成解析后,在这里完成注入 * * @Autowired * private Inner inner; */
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
// 5. 初始化
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
catch (Throwable ex) {
if (ex instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException) ex).getBeanName())) {
throw (BeanCreationException) ex;
}
else {
throw new BeanCreationException(
mbd.getResourceDescription(), beanName, "Initialization of bean failed", ex);
}
}
// 6. 存在提前曝光情况下
if (earlySingletonExposure) {
// earlySingletonReference:二级缓存,缓存的是经过提前曝光提前Spring AOP代理的bean
Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
if (earlySingletonReference != null) {
// exposedObject跟bean一样,说明初始化操作没用应用Initialization后置处理器(指AOP操作)改变exposedObject
// 主要是因为exposedObject如果提前代理过,就会跳过Spring AOP代理,所以exposedObject没被改变,也就等于bean了
if (exposedObject == bean) {
// 将二级缓存中的提前AOP代理的bean赋值给exposedObject,并返回
exposedObject = earlySingletonReference;
}
// 引用都不相等了,也就是现在的bean已经不是当时提前曝光的bean了
else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
// dependentBeans也就是B, C, D
String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet<>(dependentBeans.length);
for (String dependentBean : dependentBeans) {
if (!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {
actualDependentBeans.add(dependentBean);
}
}
// 被依赖检测异常
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.");
}
}
}
}
这个时候我们需要理清一下3个变量
earlySingletonReference
:二级缓存,缓存的是经过提前曝光提前AOP代理的bean- bean:这个就是经过了实例化、填充、初始化的bean
- exposedObject:这个是经过了
AbstractAutoProxyCreator
的postProcessAfterInitialization
处理过后的bean,但是在其中因为发现当前bean已经被earlyProxyReferences
缓存,所以并没有进行AOP处理,而是直接跳过,因此还是跟第2点一样的bean
理清这3个变量以后,就会发现,exposedObject = earlySingletonReference;
AOP代理过的Bean赋值给了exposedObject
并返回,这时候用户拿到的bean就是AOP代理过后的bean了,一切皆大欢喜了。
但是中间还有一个问题!提前曝光的bean在提前引用时被Spring AOP代理了,但是此时的bean只是经过了实例化的bean,还没有进行@Autowire的注入啊!也就是说此时代理的bean里面自动注入的属性是空的!
(四) 提前AOP代理对象的 属性填充、初始化
是的,确实在Spring AOP提前代理
后没有经过属性填充
和初始化
。那么这个代理又是如何保证依赖属性的注入的呢?答案回到Spring AOP最早最早讲的JDK动态代理上找,JDK动态代理时,会将目标对象target
保存在最后生成的代理$proxy
中,当调用$proxy
方法时会回调h.invoke
,而h.invoke
又会回调目标对象target
的原始方法。因此,其实在Spring AOP动态代理时,原始bean
已经被保存在提前曝光代理
中了。而后原始Bean
继续完成属性填充
和初始化
操作。因为AOP代理$proxy
中保存着traget
也就是是原始bean
的引用,因此后续原始bean
的完善,也就相当于Spring AOP中的target
的完善,这样就保证了Spring AOP的属性填充
与初始化
了!
(五) 循环依赖遇上Spring AOP 图解
为了帮助大家理解,这里灵魂画手画张流程图帮助大家理解
首先又bean A,bean B,他们循环依赖注入,同时bean A还需要被Spring AOP代理,例如事务管理或者日志之类的操作。
原始bean A,bean B图中用a,b表示,而代理后的bean A我们用aop.a表示
看完也算是Spring的顺利结业了!
画图不易,看懂的小伙伴给个赞,有什么不明白的或者写的有误的地方欢迎评论交流!
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