示例代码
@Component
public class ClassRoom {
private String name = "天下第一班";
@Autowired
private Student student;
@Override
public String toString() {
return "ClassRoom{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
@Component
public class Student {
private String name = "张三";
@Autowired
private ClassRoom classRoom;
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
@ComponentScan
public class CircularReferencesTest {
public static void main(String[] args) {
AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();
context.register(CircularReferencesTest.class);
context.setAllowCircularReferences(true);
context.refresh();
System.out.println(context.getBean(Student.class));
System.out.println(context.getBean(ClassRoom.class));
context.close();
}
}
-
ClassRoom和Student互相引用； -
context.setAllowCircularReferences(true)在refresh前可以设置是否允许循环引用，默认是允许；
源码分析
循环引用-1.png
-
finishBeanFactoryInitialization(beanFactory)此时BeanFactory 已经创建完成，并且所有的实现了 BeanFactoryPostProcessor 接口的 Bean都已经初始化并且其中的 postProcessBeanFactory(factory) 方法已经得到回调执行了。而且 Spring 已经“手动”注册了一些特殊的 Bean，如 environment、systemProperties 等。剩下的就是初始化 singleton beans 了，如果没有设置懒加载，那么 Spring 会在这里初始化所有的 singleton beans。 -
getBean(beanName)遍历 beanDefinitionNames 通过 getBean(beanName) 去初始化 singleton beans。
下面重点看下AbstractBeanFactory.doGetBean
protected <T> T doGetBean(final String name, @Nullable final Class<T> requiredType,
@Nullable final Object[] args, boolean typeCheckOnly) throws BeansException {
// 转换beanName，这里name有可能是别名也可能是FactoryBean
final String beanName = transformedBeanName(name);
Object bean;
// 尝试从缓存中加载单例
Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
if (sharedInstance != null && args == null) {
......
// 返回对应实例，有时候存在BeanFactory的情况并不是直接返回实例本身而是返回指定方法返回的实例
// 这里其实就是用于检测当前 bean 是否是 FactoryBean 类型，如果是则需要调用 FactoryBean 中的
// getObject()作为返回值，例如 FactoryBean的使用
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
}
else {
// 原型模式循环依赖直接抛错，只有在单例情况下才会尝试解决循环依赖，即 A 中有 B 的属性，B 中有 A的属性，
// 依赖注入时，会产生 A 未创建完对于 B 的创建再次返回创建 A，的情况
if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
}
......
// 实例化依赖 bean 之后，开始实例化 bean 本身
if (mbd.isSingleton()) {
// 缓存中不存在，开始直接去加载单例 Bean
sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
try {
// getSingleton通过回调该方法，真正去创建 Bean
return createBean(beanName, mbd, args);
}
catch (BeansException ex) {
destroySingleton(beanName);
throw ex;
}
});
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
}
......
}
......
return (T) bean;
}
-
Object sharedInstance = getSingleton(beanName)尝试从缓存中加载 bean，稍后详细分析； -
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null)返回对应实例，有时候存在 BeanFactory 的情况并不是直接返回实例本身，这里其实就是用于检测当前 bean 是否是 FactoryBean 类型，如果是则需要调用 FactoryBean 中的 getObject() 作为返回值，例如 FactoryBean的使用； -
isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)当前 beanName 的原型模式的 bean 正在创建，说明原型模式存在循环依赖，直接抛出异常，只有在单例情况下才会尝试解决循环依赖； -
sharedInstance = getSingleton缓存中不存在，开始直接去加载单例 Bean；
小结一下就是：首先从缓存中获取 bean 实例，存在的话返回；否则通过getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory)方法并注册回调函数createBean(beanName, mbd, args)去创建 bean 实例，其中包含缓存的维护以及循环引用的处理逻辑；
再来重点看下getSingleton(beanName)
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
// 缓存中不存在，并且正在创建的单例
if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
synchronized (this.singletonObjects) {
singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
// 当某些方法需要提前初始化的时候会调用 addSingletonFactory 将对应的
// ObjectFactory 初始化策略存储在 singletonFactories
ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
if (singletonFactory != null) {
// 调用预先设定的 getObject 方法
singletonObject = singletonFactory.getObject();
// 存储在缓存中，earlySingletonObjects 和 singletonFactories互斥
this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
this.singletonFactories.remove(beanName);
}
}
}
}
return singletonObject;
}
这里涉及3个Map1个Set
private final Set<String> singletonsCurrentlyInCreation = Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(16));
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);
-
singletonsCurrentlyInCreation存放当前正在创建的单例 bean，bean 创建完成后移除，用来判断是否正在创建； -
singletonObjects存放直接可用的成品 bean; -
earlySingletonObjects存放半成品的 bean(已经调用构造，但属性尚未赋值)，提前曝光的 bean，用于解决循环依赖； -
singletonFactories半成品工厂，存放 ObjectFactory<?> 类型对象，用来生成半成品 bean 放入 earlySingletonObjects；
小结一下这里的逻辑(allowEarlyReference默认为true，这里忽略)：
- 从
singletonObjects中获取到成品 bean 则直接返回，否则goto 2； - 通过
singletonsCurrentlyInCreation判断当前 bean 是否正在创建，不是则返回 null 到 doGetBean 中进行创建，是则goto 3； - 从
earlySingletonObjects中获取提前曝光的半成品 bean，存在则直接返回，否则goto 4; - 从
singletonFactories中获取单例 bean 工厂，用来生成半成品 bean，不存在则返回null，否则goto 5； - 通过预先设定的 getObject 方法生成半成品 bean，并存储放入
earlySingletonObjects，由于单例bean 已经生成，则对应的 SingletonObject从singletonFactories中移除;
再回到doGetBean看下缓存中不存在需要去创建的逻辑
public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
synchronized (this.singletonObjects) {
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
// 再次检查是否已经加载过
if (singletonObject == null) {
......
// 加载单例前记录加载状态，beanName 加到 singletonsCurrentlyInCreation 中
beforeSingletonCreation(beanName);
boolean newSingleton = false;
......
try {
// 通过回调方法 singletonFactory 实例化 Bean
singletonObject = singletonFactory.getObject();
newSingleton = true;
}
......
finally {
// 加载完成 beanName 从singletonsCurrentlyInCreation 中移除
afterSingletonCreation(beanName);
}
if (newSingleton) {
// 添加到 singletonObjects / registeredSingletons，
// 从 singletonFactories / earlySingletonObjects 中删除
addSingleton(beanName, singletonObject);
}
}
return singletonObject;
}
}
-
beforeSingletonCreation(beanName)创建 bean 之前存入singletonsCurrentlyInCreation中，到这里如果已经存在当前 bean 则会抛出循环引用的异常，对应context.setAllowCircularReferences(false)的场景；
Requested bean is currently in creation: Is there an unresolvable circular reference?
-
singletonFactory.getObject()通过 doGetBean 中注册的回调函数创建 bean，下面详细分析； -
afterSingletonCreation(beanName)维护singletonsCurrentlyInCreation，即创建后从里面移除； -
addSingleton(beanName, singletonObject)添加到singletonObjects，并从singletonFactories / earlySingletonObjects中删除，及bean 创建完成后加入成品Map，同时从半成品Map和半成品工厂中移除当前 bean；
小结一下：这里就是真正去创建 bean，并且维护3个Map1个Set；
下面再来分析回调函数中直接创建 bean的逻辑createBean(beanName, mbd, args)
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)
throws BeanCreationException {
BeanWrapper instanceWrapper = null;
......
if (instanceWrapper == null) {
// 创建 Bean 实例，将 BeanDefinition 转换成 BeanWrapper
// 1. 如果存在工厂方法则使用工厂方法进行初始化
// 2. 一个类有多个构造方法，每个构造方法都有不同的参数，所以需要根据参数锁定构造函数并进行初始化
// 3. 如果既不存在工厂方法也不存在带有参数的构造函数，使用默认的构造函数进行实例化
instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
}
final Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
Class<?> beanType = instanceWrapper.getWrappedClass();
if (beanType != NullBean.class) {
mbd.resolvedTargetType = beanType;
}
......
/**
* 重要：：：A 依赖 B，B 又依赖 A，如何解决循环依赖
* 在 B 中创建依赖 A 时通过 ObjectFactory 提供的实例化方法来中断 A 中的属性填充，使 B 中持有的 A 仅仅是刚刚初始化并没有填充任何属性的 A,
* 而正在初始化 A 的步骤还是在最开始创建 A 的时候进行的，但是因为A与B中的A所代表的属性地址是一样的，所以A中创建好的属性填充自然可以通过
* B 中的A获取，这样就解决了循环依赖的问题
*/
// 是否需要提早曝光：单例 & 允许循环依赖 & 当前 bean 正在创建中，检测循环依赖 allowCircularReferences默认 true
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)); // DefaultSingletonBeanRegistry 类的 getSingleton 函数的 beforeSingleton 和 afterSingleton中来进行状态的记录与移除
if (earlySingletonExposure) {
// 为避免后期循环依赖可以在 bean 初始化完成前将创建实例的 ObjectFactory 加入 singletonFactories registeredSingletons
addSingletonFactory(beanName, () -> {
// 对 bean 再一次依赖引用，主要应用 SmartInstantiationAware BeanPostProcessor
// AOP 就是在这里将 advice 动态织入 bean 中，若没有则直接返回bean，不做任何处理
return getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);
});
}
// Initialize the bean instance.
Object exposedObject = bean;
try {
// 这一步也是非常关键的，这一步负责属性装配，因为前面的实例只是实例化了，并没有设值，这里就是设值
// 对 bean 进行填充，将各个属性值注入，其中可能存在依赖于其他bean 的属性，进行递归初始化
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
// 还记得 init-method 吗？还有 InitializingBean 接口？还有 BeanPostProcessor 接口？
// 这里就是处理 bean 初始化完成后的各种回调
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
......
return exposedObject;
}
我们这里主要分析循环引用，忽略其他逻辑
-
createBeanInstance(beanName, mbd, args)通过 BeanDefinition 获取构造函数去真正创建 bean 实例，并包装成 BeanWrapper； -
earlySingletonExposure是否需要提前曝光，即是否需要把这个 bean 应用半成品的逻辑；单例 & 允许循环依赖 & 当前 bean 正在创建中； -
addSingletonFactory维护半成品工厂和半成品Map，半成品工厂获取 bean 通过回调函数getEarlyBeanReference生成，这里默认返回上面创建的 bean，也可以通过实现SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor接口进行维护；
this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);
this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
-
populateBean对创建的 bean 进行初始化，对 bean 进行填充，将各个属性值注入，其中可能存在依赖于其他bean 的属性(例如@Autowired)，最终通过调用getBean方法进行递归创建；
小结一下：这里首先去创建 bean，然后判断是否需要经过半成品 -> 成品的流程，需要的话构造一个ObjectFactory放入singletonFactories，供后面通过缓存获取 bean 时使用(doGetBean中getSingleton(beanName))。
实例分析
循环引用-2.png
可以运行上面示例代码，在下面几个地方加上条件断点(beanName.equals("classRoom") || beanName.equals("student"))进行debug
AbstractBeanFactory#doGetBean - Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
AbstractBeanFactory#doGetBean - sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {...});
AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean - if (earlySingletonExposure)
DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton - afterSingletonCreation(beanName);
DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton - addSingleton(beanName, singletonObject);
总结
- Spring 默认支持单例 bean 的循环引用，也可以通过设置
context.setAllowCircularReferences(true)关闭循环引用； - Spring 通过3个Map1个Set来解决循环引用的问题，大致思路就如下：
1.在加载 bean 之前先放到singletonsCurrentlyInCreation中表示该bean已经正在创建；
2.如果允许循环引用则先构造单例泛型bean工厂 ObjectFactory<?>放入singletonFactories；
3.然后在具体碰到循环引用时取出刚才的ObjectFactory<?>创建循环引用的实例，然后暂存在earlySingletonObjcets表示半成品bean，因为此时尚未进行初始化其依赖的属性尚未赋值；
4.解决了这个循环引用的问题，这时内部被依赖的 bean就可以顺利初始化完成并加入到singletonObjcets这个成品bean集合中(后续getBean都是直接从这里面获取)；
5.内部依赖bean构建完成继续回去完成外层bean的初始化(这时才对依赖bean的属性进行赋值)，然后也放到singletonObjcets中；
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