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@Autowired的what&how

在spring框架下，我们可以通过@Autowired注解对属性或者方法参数进行标注，当spring ioc容器初始化时，会帮我们从容器中拿到对应的实例进行注入

什么是循环依赖

假如现在有两个Bean如下所示

public class BeanA {
    @Autowired
    private BeanB beanB;
}

public class BeanB {
    @Autowired
    private BeanA beanA;
}

然后我们通过annotationConfigApplicationContext#register将两个bean的信息注入到容器中，最后通过refresh进行容器到初始化操作

public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext annotationConfigApplicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext();
        annotationConfigApplicationContext.register(Bean1.class);
        annotationConfigApplicationContext.register(Bean2.class);
        annotationConfigApplicationContext.refresh();
    }

可以看到A跟B互相依赖，试着想象：当容器先初始化beanA时，必然要对属性beanB进行赋值，这个时候容器中还没有beanB，那么势必会触发beanB的初始化流程，而beanB初始化的完成也需要对属性beanA赋值，但beanA还未初始化完成，这里就产生了所谓的循环依赖。

spring如何解决循环依赖

这里有一个很关键的属性：

public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {
    /** Cache of singleton factories: bean name to ObjectFactory. */
    private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);
}

key是beanName，value是一个对象工厂，我们点进去看一下

public interface ObjectFactory<T> {

    T getObject() throws BeansException;

}

其实这里的getObject()就是最终解决循环依赖所调用的方法。
那么程序是怎样执行到这的呢？
我们先从bean的创建入手
如果容器还未实例化bean，那么就会走到这里

protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)
            throws BeanCreationException {
        BeanWrapper instanceWrapper = null;
        if (instanceWrapper == null) {
            //实例化bean，如果@Autowired加在构造方法上，
            //那么就会在这里完成注入
            //因为下面的回调还未注册，所以这里无法解决循环依赖
            instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
        }
        
        final Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
        
        boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
                isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
        if (earlySingletonExposure) {
            if (logger.isTraceEnabled()) {
                logger.trace("Eagerly caching bean '" + beanName +
                        "' to allow for resolving potential circular references");
            }
            //往单例工厂(之前说的singletonFactories)中添加一个
            //ObjectFactory的匿名实现作为回调，
            addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
            
            //属性赋值，处理@Autowired(非构造方法)
            populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
        }

这里我们发现，在实例化bean跟对属性赋值之间有一个addSingletonFactory的操作，作用是注册一个可以获取当前正在创建的bean的一个回调

    protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
        synchronized (this.singletonObjects) {
            if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {
                this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);
            }
        }
    }

进入回调，发现回调默认返回的就是bean本身

    protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {
        Object exposedObject = bean;
        if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
            for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
                if (bp instanceof SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) {
                    SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;
                    exposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
                }
            }
        }
        return exposedObject;
    }
    
    default Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        //  返回bean本身
        return bean;
    }

ok，这里得出一个结论，即使bean未初始化完成，spring也提供了方法来获取这个bean的实例。
如果应用到我们上面的栗子中来就是：

1. beanA实例化完成
2. 添加获取beanA的回调到singletonFactories
3. 调用populateBean，处理@Autowired，注入beanB

因为beanB还未创建，那么势必会进入创建beanB的流程，当beanB也走到populateBean时，也需要完成beanA的注入，这时就会尝试从beanFactory中获取beanA，这里最终会进到
AbstractBeanFactory的doGetBean中

    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;

        // Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
        Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
    }

这里很关键，我们进入getSingleton(beanName)

    public Object getSingleton(String beanName) {
        return getSingleton(beanName, true);
    }
    
    protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
        Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
        if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
            synchronized (this.singletonObjects) {
                singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
                if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
                    //拿到之前注册的单例工厂对象
                    ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
                    if (singletonFactory != null) {
                        //调用之前注册的回调
                        singletonObject = singletonFactory.getObject();
                        this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
                        this.singletonFactories.remove(beanName);
                    }
                }
            }
        }
        return singletonObject;
    }

当beanB走到这里时通过beanA的beanName获取beanA，首先会尝试从singletonObjects中获取，这里肯定获取不到，因为singletonObjects的put操作是在bean初始化完成之后。所以只能通过调用之前注册的回调singletonFactory.getObject()来获取beanA。
那么到此beanA注入到beanB的顺利完成，当beanB初始化完成之后，其实beanA的getBean()也就返回了beanB的引用，到此beanA也可以顺利完成依赖注入。