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Spring源码之循环依赖之三级缓存详解

2024-04-02 19:04:59 149人浏览 安东尼

Python 官方文档:入门教程 => 点击学习

摘要

目录循环依赖定义三种循环依赖的情况1.构造器循环依赖2.settler循环依赖3.prototype范围的依赖处理三级缓存机制整体分析源码分析面试题总结循环依赖 定义 循环依赖就 循

循环依赖

定义

循环依赖就 循环引用,就是两个或多个 bean 相互之间的持有对方,比如 CircleA 引用 CircleB , CircleB 引用 CircleC, CircleC 引用 CircleA ,则它们最终反映为 个环。此处不是循环调用,循环调用是方法之间的环调用。

循环调用是无法解决的,除非有终结条件,否则就是死循环,最终导致内存溢出错误

三种循环依赖的情况

spring容器将每一个正在创建的bean标识符放在一个“当前创建bean池”中,bean标识符在创建过程中将一直保持在这个池中,因此如果在创建bean过程中发现自己已经在“当前创建bean池”里时,将抛出BeanCurrentlylnCreationException异常表示循环依赖;而对于创建完毕的bean将从“当前创建bean池"中清除掉。

1.构造器循环依赖

表示通过构造器注入构成的循环依赖,此依赖是无法解决的,只能抛出异常

2.settler循环依赖

表示通过setter注入方式构成的循环依赖。对于setter注入造成的依赖是通过Spring容器提前暴露刚完成构造器注入但未完成其他步骤(如setter注人)的bean来完成的,而且只能解决单例作用域的bean循环依赖。通过提前暴露一个单例工厂方法,从而使其他bean能引用到该bean。

3.prototype范围的依赖处理

对于"prototype"作用域bean,Spring容器无法完成依赖注人,因为Spring容器不进行缓存"prototype"作用域的bean,因此无法提前暴露一个创建中的bean。

三级缓存机制

  • 定义 一级缓存用于存放已经实例化、初始化完成的Bean,单例池-singletonObjects
  • 二级缓存用于存放已经实例化,但未初始化的Bean.保证一个类多次循环依赖时仅构建一次保证单例提前曝光早产bean池-earlySingletonObjects
  • 三级缓存用于存放该Bean的BeanFactory,当加载一个Bean会先将该Bean包装为BeanFactory放入三级缓存早期单例bean工厂池-singletonFactories
public class DefaultSingletonBeanReGIStry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {
	
	//用于存放完全初始化好的 bean从该缓存中取出的 bean可以直接使用
	private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);
	
	//存放 bean工厂对象解决循环依赖
	private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);
	//存放原始的bean对象用于解决循环依赖,注意:存到里面的对象还没有被填充属性
	
	private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);
}

三级缓存

整体分析

创建Bean会先将该Bean的BeanFactory放到三级缓存中,以用来防止循环依赖问题.当存在有A,B两个Bean循环依赖时,创建流程如下

1.先创建BeanA,先实例化BeanA并包装为BeanFactory并放入三级缓存中.

2.给BeanA进行属性填充时检查依赖,发现BeanB未加载过,则先去加载BeanB

3.BeanB创建过程首先也要包装成BeanFactory放到三级缓存,填充属性时则是从三级缓存获取Bean将BeanA填充进去

4.。BeanB填充BeanA从三级缓存中的BeanAFacotry获取BeanA

5.获取主要通过ObjectFactory.getObject方法,该方法调用getEarlyBeanReference方法,他会创建Bean/Bean的代理并删除BeanA的三级缓存,加入二级缓存

6.BeanB初始化完毕加入一级缓存,BeanA继续执行初始化,初始化完毕比较BeanA二级缓存和一级缓存是否一致,一致则加入一级缓存删除二级缓存

img

源码分析

此处以A、B类的互相依赖注入为例,在这里表达出关键代码的走势:

1.入口处即是实例化、初始化A这个单例BeanAbstractBeanFactory.doGetBean("a")

protected <T> T doGetBean(...){
	... 
	// 标记beanName a是已经创建过至少一次的~~~ 它会一直存留在缓存里不会被移除(除非抛出了异常)
	// 参见缓存Set<String> alreadyCreated = Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(256))
	if (!typeCheckOnly) {
		markBeanAsCreated(beanName);
	}
	// 此时a不存在任何一级缓存中,且不是在创建中  所以此处返回null
	// 此处若不为null,然后从缓存里拿就可以了(主要处理FactoryBean和BeanFactory情况吧)
	Object beanInstance = getSingleton(beanName, false);
	...
	// 这个getSingleton方法非常关键。
	//1、标注a正在创建中~
	//2、调用singletonObject = singletonFactory.getObject();(实际上调用的是createBean()方法)  因此这一步最为关键
	//3、此时实例已经创建完成  会把a移除整整创建的缓存中
	//4、执行addSingleton()添加进去。(备注:注册bean的接口方法为registerSingleton,它依赖于addSingleton方法)
	sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> { ... return createBean(beanName, mbd, args); });
}

下面进入到最为复杂的AbstractAutowireCapableBeanFactory.createBean/doCreateBean()环节,创建A的实例

protected Object doCreateBean(){
	...
	// 使用构造器/工厂方法   instanceWrapper是一个BeanWrapper
	instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
	// 此处bean为"原始Bean"   也就是这里的A实例对象:A@1234
	final Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
	...
	// 是否要提前暴露(允许循环依赖)  现在此处A是被允许的
	boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
	// 允许暴露,就把A绑定在ObjectFactory上,注册到三级缓存`singletonFactories`里面去保存着
	// Tips:这里后置处理器的getEarlyBeanReference方法会被促发,自动代理创建器在此处创建代理对象(注意执行时机 为执行三级缓存的时候)
	if (earlySingletonExposure) {
		addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
	}
	...
	// exposedObject 为最终返回的对象,此处为原始对象bean也就是A@1234,下面会有用处
	Object exposedObject = bean; 
	// 给A@1234属性完成赋值,@Autowired在此处起作用~
	// 因此此处会调用getBean("b"),so 会重复上面步骤创建B类的实例
	// 此处我们假设B已经创建好了 为B@5678
	// 需要注意的是在populateBean("b")的时候依赖有beanA,所以此时候调用getBean("a")最终会调用getSingleton("a"),
	//此时候上面说到的getEarlyBeanReference方法就会被执行。这也解释为何我们@Autowired是个代理对象,而不是普通对象的根本原因
	populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
	// 实例化。这里会执行后置处理器BeanPostProcessor的两个方法
	// 此处注意:postProcessAfterInitialization()是有可能返回一个代理对象的,这样exposedObject 就不再是原始对象了
	exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
	... // 至此,相当于A@1234已经实例化完成、初始化完成(属性也全部赋值了~)
	// 这一步我把它理解为校验:校验:校验是否有循环引用问题~~~~~
	if (earlySingletonExposure) {
		// 注意此处第二个参数传的false,表示不去三级缓存里singletonFactories再去调用一次getObject()方法了~~~
		// 上面建讲到了由于B在初始化的时候,会触发A的ObjectFactory.getObject()  所以a此处已经在二级缓存earlySingletonObjects里了
		// 因此此处返回A的实例:A@1234
		Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
		if (earlySingletonReference != null) {
			// 这个等式表示,exposedObject若没有再被代理过,这里就是相等的
			// 显然此处我们的a对象的exposedObject它是没有被代理过的  所以if会进去~
			// 这种情况至此,就全部结束了~~~
			if (exposedObject == bean) {
				exposedObject = earlySingletonReference;
			}
			// 继续以A为例,比如方法标注了@Aysnc注解,exposedObject此时候就是一个代理对象,因此就会进到这里来
			//hasDependentBean(beanName)是肯定为true,因为getDependentBeans(beanName)得到的是["b"]这个依赖
			else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
				String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
				Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet<>(dependentBeans.length);
				// A@1234依赖的是["b"],所以此处去检查b
				// 如果最终存在实际依赖的bean:actualDependentBeans不为空 那就抛出异常  证明循环引用了~
				for (String dependentBean : dependentBeans) {
					// 这个判断原则是:如果此时候b并还没有创建好,this.alreadyCreated.contains(beanName)=true表示此bean已经被创建过,就返回false
					// 若该bean没有在alreadyCreated缓存里,就是说没被创建过(其实只有CreatedForTypeCheckOnly才会是此仓库)
					if (!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.");
				}
			}
		}
	}
}

三级缓存加载bean流程图

依旧以上面A、B类使用属性field注入循环依赖的例子为例,对整个流程做文字步骤总结如下:

1.使用context.getBean(A.class),旨在获取容器内的单例A(若A不存在,就会走A这个Bean的创建流程),显然初次获取A是不存在的,因此走A的创建之路~

2.实例化A(注意此处仅仅是实例化),并将它放进缓存(此时A已经实例化完成,已经可以被引用了)

3.初始化A:@Autowired依赖注入B(此时需要去容器内获取B)

4.为了完成依赖注入B,会通过getBean(B)去容器内找B。但此时B在容器内不存在,就走向B的创建之路~

5.实例化B,并将其放入缓存。(此时B也能够被引用了)

6.初始化B,@Autowired依赖注入A(此时需要去容器内获取A)

7.此处重要:初始化B时会调用getBean(A)去容器内找到A,上面我们已经说过了此时候因为A已经实例化完成了并且放进了缓存里,所以这个时候去看缓存里是已经存在A的引用了的,所以getBean(A)能够正常返回

8.B初始化成功(此时已经注入A成功了,已成功持有A的引用了),return(注意此处return相当于是返回最上面的getBean(B)这句代码,回到了初始化A的流程中~)。

9.因为B实例已经成功返回了,因此最终A也初始化成功

10.到此,B持有的已经是初始化完成的A,A持有的也是初始化完成的B

面试

Spring为什么定三级缓存(二级缓存也可以解决循环依赖的问题)

首先当Bean未有循环依赖三级缓存是没有什么意义的,当有循环依赖但Bean并没有aop代理,则会直接返回原对象,也没有什么意义。主要在当Bean存在循环依赖并且还有AOP代理时,三级缓存才有效果,三级缓存主要预防Bean有依赖时还可以完成代理增强

而本身Spring设计Bean的代理增强是在Bean初始化完成后的AnnotationAwareAspectJ***Creator后置处理器中完成的。提前执行则和设计思路相违背。所以三级缓存主要起预防循环依赖作用,可能是一个补丁机制

参考链接:

你知道怎么用Spring的三级缓存解决循环依赖吗

总结

本篇文章就到这里了,希望能够给你带来帮助,也希望您能够多多关注编程网的更多内容!   

--结束END--

本文标题: Spring源码之循环依赖之三级缓存详解

本文链接: https://lsjlt.com/news/138588.html(转载时请注明来源链接)

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