圖解Spring循環(huán)依賴，寫得太好了！

作者：Vt 2020-07-29 10:40:21

開發(fā) 后端

那么既然寫了這篇文章，閑話少說，發(fā)車看看Spring是如何解決的循環(huán)依賴，以及帶大家看清循環(huán)依賴的本質(zhì)是什么。

前言

Spring如何解決的循環(huán)依賴，是近兩年流行起來的一道Java面試題。

其實(shí)筆者本人對(duì)這類框架源碼題還是持一定的懷疑態(tài)度的。

如果筆者作為面試官，可能會(huì)問一些諸如“如果注入的屬性為null，你會(huì)從哪幾個(gè)方向去排查”這些場(chǎng)景題。

那么既然寫了這篇文章，閑話少說，發(fā)車看看Spring是如何解決的循環(huán)依賴，以及帶大家看清循環(huán)依賴的本質(zhì)是什么。

正文

通常來說，如果問Spring內(nèi)部如何解決循環(huán)依賴，一定是單默認(rèn)的單例Bean中，屬性互相引用的場(chǎng)景。比如幾個(gè)Bean之間的互相引用：

甚至自己“循環(huán)”依賴自己：

先說明前提：原型(Prototype)的場(chǎng)景是不支持循環(huán)依賴的，通常會(huì)走到AbstractBeanFactory類中下面的判斷，拋出異常。

if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {  
  throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName); 
 }

原因很好理解，創(chuàng)建新的A時(shí)，發(fā)現(xiàn)要注入原型字段B，又創(chuàng)建新的B發(fā)現(xiàn)要注入原型字段A...

這就套娃了, 你猜是先StackOverflow還是OutOfMemory？

Spring怕你不好猜，就先拋出了BeanCurrentlyInCreationException

[[335506]]

image

基于構(gòu)造器的循環(huán)依賴，就更不用說了，官方文檔都攤牌了，你想讓構(gòu)造器注入支持循環(huán)依賴，是不存在的，不如把代碼改了。

那么默認(rèn)單例的屬性注入場(chǎng)景，Spring是如何支持循環(huán)依賴的？

Spring解決循環(huán)依賴

首先，Spring內(nèi)部維護(hù)了三個(gè)Map，也就是我們通常說的三級(jí)緩存。

筆者翻閱Spring文檔倒是沒有找到三級(jí)緩存的概念，可能也是本土為了方便理解的詞匯。

在Spring的DefaultSingletonBeanRegistry類中，你會(huì)赫然發(fā)現(xiàn)類上方掛著這三個(gè)Map：

singletonObjects 它是我們最熟悉的朋友，俗稱“單例池”“容器”，緩存創(chuàng)建完成單例Bean的地方。
singletonFactories 映射創(chuàng)建Bean的原始工廠
earlySingletonObjects 映射Bean的早期引用，也就是說在這個(gè)Map里的Bean不是完整的，甚至還不能稱之為“Bean”，只是一個(gè)Instance.

后兩個(gè)Map其實(shí)是“墊腳石”級(jí)別的，只是創(chuàng)建Bean的時(shí)候，用來借助了一下，創(chuàng)建完成就清掉了。

所以筆者前文對(duì)“三級(jí)緩存”這個(gè)詞有些迷惑，可能是因?yàn)樽⑨尪际且訡ache of開頭吧。

為什么成為后兩個(gè)Map為墊腳石，假設(shè)最終放在singletonObjects的Bean是你想要的一杯“涼白開”。

那么Spring準(zhǔn)備了兩個(gè)杯子，即singletonFactories和earlySingletonObjects來回“倒騰”幾番，把熱水晾成“涼白開”放到singletonObjects中。

閑話不說，都濃縮在圖里。

上面的是一張GIF，如果你沒看到可能還沒加載出來。三秒一幀，不是你電腦卡。

筆者畫了17張圖簡(jiǎn)化表述了Spring的主要步驟，GIF上方即是剛才提到的三級(jí)緩存，下方展示是主要的幾個(gè)方法。

當(dāng)然了，這個(gè)地步你肯定要結(jié)合Spring源碼來看，要不肯定看不懂。

如果你只是想大概了解，或者面試，可以先記住筆者上文提到的“三級(jí)緩存”，以及下文即將要說的本質(zhì)。

循環(huán)依賴的本質(zhì)

上文了解完Spring如何處理循環(huán)依賴之后，讓我們跳出“閱讀源碼”的思維，假設(shè)讓你實(shí)現(xiàn)一個(gè)有以下特點(diǎn)的功能，你會(huì)怎么做？

將指定的一些類實(shí)例為單例
類中的字段也都實(shí)例為單例
支持循環(huán)依賴

舉個(gè)例子，假設(shè)有類A：

public class A {  
    private B b;  
}  
// 類B：  
public class B {  
    private A a;  
}

說白了讓你模仿Spring：假裝A和B是被@Component修飾，并且類中的字段假裝是@Autowired修飾的，處理完放到Map中。其實(shí)非常簡(jiǎn)單，筆者寫了一份粗糙的代碼，可供參考：

/**  
     * 放置創(chuàng)建好的bean Map  
     */  
    private static Map<String, Object> cacheMap = new HashMap<>(2);   
    public static void main(String[] args) {  
        // 假裝掃描出來的對(duì)象  
        Class[] classes = {A.class, B.class};  
        // 假裝項(xiàng)目初始化實(shí)例化所有bean  
        for (Class aClass : classes) {  
            getBean(aClass);  
        }  
        // check  
        System.out.println(getBean(B.class).getA() == getBean(A.class));  
        System.out.println(getBean(A.class).getB() == getBean(B.class));  
    }  
    @SneakyThrows  
    private static <T> T getBean(Class<T> beanClass) {  
        // 本文用類名小寫 簡(jiǎn)單代替bean的命名規(guī)則  
        String beanName = beanClass.getSimpleName().toLowerCase();  
        // 如果已經(jīng)是一個(gè)bean，則直接返回  
        if (cacheMap.containsKey(beanName)) {  
            return (T) cacheMap.get(beanName);  
        }  
        // 將對(duì)象本身實(shí)例化  
        Object object = beanClass.getDeclaredConstructor().newInstance();  
        // 放入緩存  
        cacheMap.put(beanName, object);  
        // 把所有字段當(dāng)成需要注入的bean，創(chuàng)建并注入到當(dāng)前bean中  
        Field[] fields = object.getClass().getDeclaredFields();  
        for (Field field : fields) {  
            field.setAccessible(true);  
            // 獲取需要注入字段的class  
            Class<?> fieldfieldClass = field.getType();  
            String fieldBeanName = fieldClass.getSimpleName().toLowerCase();  
            // 如果需要注入的bean，已經(jīng)在緩存Map中，那么把緩存Map中的值注入到該field即可  
            // 如果緩存沒有 繼續(xù)創(chuàng)建  
            field.set(object, cacheMap.containsKey(fieldBeanName)  
                    ? cacheMap.get(fieldBeanName) : getBean(fieldClass));  
        }  
        // 屬性填充完成，返回  
        return (T) object;  
    }

這段代碼的效果，其實(shí)就是處理了循環(huán)依賴，并且處理完成后，cacheMap中放的就是完整的“Bean”了

這就是“循環(huán)依賴”的本質(zhì)，而不是“Spring如何解決循環(huán)依賴”。

之所以要舉這個(gè)例子，是發(fā)現(xiàn)一小部分盆友陷入了“閱讀源碼的泥潭”，而忘記了問題的本質(zhì)。

為了看源碼而看源碼，結(jié)果一直看不懂，卻忘了本質(zhì)是什么。如果真看不懂，不如先寫出基礎(chǔ)版本，逆推Spring為什么要這么實(shí)現(xiàn)，可能效果會(huì)更好。

what？問題的本質(zhì)居然是two sum！

看完筆者剛才的代碼有沒有似曾相識(shí)？沒錯(cuò)，和two sum的解題是類似的。不知道two sum是什么梗的，筆者和你介紹一下：two sum是刷題網(wǎng)站leetcode序號(hào)為1的題，也就是大多人的算法入門的第一題。常常被人調(diào)侃，有算法面的公司，被面試官欽定了，合的來。那就來一道two sum走走過場(chǎng)。

問題內(nèi)容是：給定一個(gè)數(shù)組，給定一個(gè)數(shù)字。返回?cái)?shù)組中可以相加得到指定數(shù)字的兩個(gè)索引。比如：給定nums = [2, 7, 11, 15], target = 9 那么要返回 [0, 1]，因?yàn)? + 7 = 9這道題的優(yōu)解是，一次遍歷+HashMap：

class Solution {  
    public int[] twoSum(int[] nums, int target) {  
        Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();  
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) { 
            int complement = target - nums[i];  
            if (map.containsKey(complement)) {  
                return new int[] { map.get(complement), i };  
            }  
            map.put(nums[i], i);  
        }  
        throw new IllegalArgumentException("No two sum solution");  
    }  
}