Spring 動(dòng)態(tài)代理時(shí)是如何解決循環(huán)依賴的？為什么要使用三級(jí)緩存？
前言
在研究 『 Spring 是如何解決循環(huán)依賴的 』 的時(shí)候，了解到 Spring 是借助三級(jí)緩存來(lái)解決循環(huán)依賴的。
同樣在上一節(jié)留下了疑問(wèn)：
- 循環(huán)依賴為什么要使用三級(jí)緩存?而不是使用二級(jí)緩存?
- AOP 動(dòng)態(tài)代理對(duì)循環(huán)依賴的有沒(méi)有什么影響?
本篇文章也是圍繞上面的內(nèi)容進(jìn)行展開(kāi)。
筆記也在不斷整理，之前可能會(huì)有點(diǎn)雜亂。
循序漸進(jìn)，看一看什么是循環(huán)依賴?
先來(lái)回顧一下三級(jí)緩存的概念。
- singletonObjects： 一級(jí)緩存，存儲(chǔ)單例對(duì)象，Bean 已經(jīng)實(shí)例化，初始化完成。
- earlySingletonObjects： 二級(jí)緩存，存儲(chǔ) singletonObject，這個(gè) Bean 實(shí)例化了，還沒(méi)有初始化。
- singletonFactories： 三級(jí)緩存，存儲(chǔ) singletonFactory。
Bean 的創(chuàng)建過(guò)程
- @Service
- public class CircularServiceA {
- private String fieldA = "字段 A";
- }
單例 Bean 的創(chuàng)建過(guò)程
通過(guò)上面的流程，可以看出 Spring 在創(chuàng)建 Bean 的過(guò)程中重點(diǎn)是在 AbstractAutowireCapableBeanFactory 中的以下三個(gè)步驟：
- 實(shí)例化 createBeanInstance： 其中實(shí)例化 Bean 并對(duì) Bean 進(jìn)行賦值，像例子中的 fieldA 字段在這里就會(huì)賦值。
- 屬性注入 populateBean： 可以理解為對(duì) Bean 里面的屬性進(jìn)行賦值。(會(huì)依賴其他 Bean)
- 初始化 initializeBean： 執(zhí)行初始化和 Bean 的后置處理器。
實(shí)例化賦值源碼可以閱讀：
BeanUtils.instantiateClass(constructorToUse)
如果要依賴其他 Bean 呢?
那如果 CircularServiceA 依賴了其他 Bean 呢?
A 依賴了 B
當(dāng) A 依賴了 B 的時(shí)候，在 createBeanInstance 這一步，并不會(huì)對(duì) B 進(jìn)行屬性賦值。
而是在 populatedBean 這里查找依賴項(xiàng)，并創(chuàng)建 B。
循環(huán)依賴下的創(chuàng)建過(guò)程
循環(huán)依賴的場(chǎng)景，在上一篇文章已經(jīng)有所講解，這里僅僅畫(huà)圖說(shuō)明一下。
- @Service
- public class CircularServiceA {
- private String fieldA = "字段 A";
- @Autowired
- private CircularServiceB circularServiceB;
- }
- @Service
- public class CircularServiceB {
- @Autowired
- private CircularServiceA circularServiceA;
A B 循環(huán)依賴
在 A 和 B 循環(huán)依賴的場(chǎng)景中：
B populatedBean 查找依賴項(xiàng) A 的時(shí)候，從一級(jí)緩存中雖然未獲取到 A，但是發(fā)現(xiàn) A 在創(chuàng)建中。
此時(shí)，從三級(jí)緩存中獲取 A 的 singletonFactory 調(diào)用工廠方法，創(chuàng)建 getEarlyBeanReference A 的早期引用并返回。
B 引用到 A ，B 就可以初始化完畢，然后 A 同樣也可以初始化完畢了。
二級(jí)緩存能否解決循環(huán)依賴
通過(guò)上面的圖，仔細(xì)分析一下，其實(shí)把二級(jí)緩存拿掉，在 B 嘗試獲取 A 的時(shí)候直接返回 A 的實(shí)例，是不是也是可以的?
答案是：可以的!
但是為什么還是用三級(jí)緩存呢?
網(wǎng)上的很多資料說(shuō)是和動(dòng)態(tài)代理有關(guān)系，那就從動(dòng)態(tài)代理的方面繼續(xù)往下分析分析。
動(dòng)態(tài)代理的場(chǎng)景
在 JavaConfig(配置類) 上添加 @EnableAspectJAutoProxy 注解，開(kāi)啟 AOP ，通過(guò) Debug 循序漸進(jìn)看一看動(dòng)態(tài)代理對(duì)循環(huán)依賴的影響。
動(dòng)態(tài)代理下，Bean 的創(chuàng)建過(guò)程
- @Service
- public class CircularServiceA {
- private String fieldA = "字段 A";
- public void methodA() {
- System.out.println("方法 A 執(zhí)行");
- }
- }
- @Aspect
- @Component
- public class AspectA {
- @Before("execution(public void com.liuzhihang.circular.CircularServiceA.methodA())")
- public void beforeA() {
- System.out.println("beforeA 執(zhí)行");
- }
- }
只有 A 的情況下，給 A 添加切面，開(kāi)始 Debug。
前面的流程都相同，在 initializeBean 開(kāi)始出現(xiàn)差異。
這一步需要初始化 Bean 并執(zhí)行 Bean 的后置處理器。
執(zhí)行后置處理器
其中有一個(gè)處理器為：AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator 其實(shí)就是加的注解切面，會(huì)跳轉(zhuǎn)到 AbstractAutoProxyCreator 類的 postProcessAfterInitialization 方法
postProcessAfterInitialization
如圖所示：wrapIfNecessary 方法會(huì)判斷是否滿足代理?xiàng)l件，是的話返回一個(gè)代理對(duì)象，否則返回當(dāng)前 Bean。
后續(xù)調(diào)用 getProxy 、createAopProxy 等等，最終執(zhí)行到下面一部分。
最終會(huì)執(zhí)行到這里，AOP 代理相關(guān)的就不細(xì)看了。
一路放行，直到 initializeBean 執(zhí)行結(jié)束。
A 被替換為了代理對(duì)象
此時(shí)發(fā)現(xiàn)：A 被替換為了代理對(duì)象。
所以 doCreateBean 返回，以及后面放到一級(jí)緩存中的都是代理對(duì)象。
紅框部分為差異
有循環(huán)依賴的動(dòng)態(tài)代理
這一次把循環(huán)依賴打開(kāi)：
- @Service
- public class CircularServiceA {
- private String fieldA = "字段 A";
- @Autowired
- private CircularServiceB circularServiceB;
- public void methodA() {
- System.out.println("方法 A 執(zhí)行");
- }
- }
- @Aspect
- @Component
- public class AspectA {
- @Before("execution(public void com.liuzhihang.circular.CircularServiceA.methodA())")
- public void beforeA() {
- System.out.println("beforeA 執(zhí)行");
- }
- }
- @Service
- public class CircularServiceB {
- @Autowired
- private CircularServiceA circularServiceA;
- public void methodB() {
- }
- }
- @Aspect
- @Component
- public class AspectB {
- @Before("execution(public void com.liuzhihang.circular.CircularServiceB.methodB())")
- public void beforeB() {
- System.out.println("beforeB 執(zhí)行");
- }
- }
開(kāi)始 Debug，前面的一些列流程，都和正常的沒(méi)有什么區(qū)別。而唯一的區(qū)別在于，創(chuàng)建 B 的時(shí)候，需要從三級(jí)緩存獲取 A。
此時(shí)在 getSingleton 方法中會(huì)調(diào)用：singletonObject = singletonFactory.getObject();
B 屬性賦值時(shí)，從三級(jí)緩存獲取 A
有時(shí)會(huì)比較疑惑 singletonFactory.getObject() 調(diào)用的是哪里?
三級(jí)緩存獲取對(duì)象
所以這一塊調(diào)用的是 getEarlyBeanReference，開(kāi)始遍歷執(zhí)行 BeanPostProcessor。
getEarlyBeanReference
getEarlyBeanReference
看到 wrapIfNecessary 就明白了吧!這塊會(huì)獲取一個(gè)代理對(duì)象。
也就是說(shuō)此時(shí)返回，并放到二級(jí)緩存的是一個(gè) A 的代理對(duì)象。
這樣 B 就創(chuàng)建完畢了!
到 A 開(kāi)始初始化并執(zhí)行后置處理器了!因?yàn)?A 也有代理，所以 A 也會(huì)執(zhí)行到 postProcessAfterInitialization 這一部分!
判斷二級(jí)緩存
但是在執(zhí)行 wrapIfNecessary 之前，會(huì)先判斷二級(jí)緩存是否有 A 了。
- this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean
但是這塊獲取到的是 A 的代理對(duì)象?？隙ㄊ?false 。所以不會(huì)再生成一次 A 的代理對(duì)象。
代理 - 循環(huán)依賴
總結(jié)
可以看到，循環(huán)依賴下，有沒(méi)有代理情況下的區(qū)別就在：
- singletonObject = singletonFactory.getObject();
在循環(huán)依賴發(fā)生的情況下 B 中的 A 賦值時(shí)：
- 無(wú)代理：getObject 直接返回原來(lái)的 Bean
- 有代理：getObject 返回的是代理對(duì)象
然后都放到二級(jí)緩存。
為什么要三級(jí)緩存?
假設(shè)去掉三級(jí)緩存
去掉三級(jí)緩存之后，Bean 直接創(chuàng)建 earlySingletonObjects， 看著好像也可以。
如果有代理的時(shí)候，在 earlySingletonObjects 直接放代理對(duì)象就行了。
但是會(huì)導(dǎo)致一個(gè)問(wèn)題：在實(shí)例化階段就得執(zhí)行后置處理器，判斷有 AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator 并創(chuàng)建代理對(duì)象。
這么一想，是不是會(huì)對(duì) Bean 的生命周期有影響。
同樣，先創(chuàng)建 singletonFactory 的好處就是：在真正需要實(shí)例化的時(shí)候，再使用 singletonFactory.getObject() 獲取 Bean 或者 Bean 的代理。相當(dāng)于是延遲實(shí)例化。
假設(shè)去掉二級(jí)緩存
如果去掉了二級(jí)緩存，則需要直接在 singletonFactory.getObject() 階段初始化完畢，并放到一級(jí)緩存中。
B 和 C 都依賴 A
那有這么一種場(chǎng)景，B 和 C 都依賴了 A。
要知道在有代理的情況下 singletonFactory.getObject() 獲取的是代理對(duì)象。
多次獲取代理對(duì)象不同
而多次調(diào)用 singletonFactory.getObject() 返回的代理對(duì)象是不同的，就會(huì)導(dǎo)致 B 和 C 依賴了不同的 A。
那如果獲取 B 到之后直接放到一級(jí)緩存，然后 C 再獲取呢?
…
一級(jí)緩存放的是已經(jīng)初始化完畢的 Bean，要知道 A 依賴了 B 和 C ，A 這時(shí)候還沒(méi)有初始化完畢。
小結(jié)
循環(huán)依賴的場(chǎng)景有很多，本文只是通過(guò) Debug ，來(lái)了解到循環(huán)依賴和 AOP 之間的關(guān)系，以及了解到為什么要用三級(jí)緩存。
當(dāng)然，Spring 設(shè)計(jì)之初是什么樣子的?如何一步一步發(fā)展成現(xiàn)在這種的?
肯定是不能慢慢去研究了，所以只能以現(xiàn)在的版本，去揣測(cè)作者的意圖。
不足之處，多多指正。
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