圖解Spring解決循環依賴

前言

Spring如何解決的循環依賴，是近兩年流行起來的一道Java面試題。

其實筆者本人對這類框架源碼題還是持一定的懷疑態度的。

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

那麼既然寫了這篇文章，閒話少說，發車看看Spring是如何解決的循環依賴，以及帶大家看清循環依賴的本質是什麼。

正文

通常來說，如果問Spring內部如何解決循環依賴，一定是單默認的單例Bean中，屬性互相引用的場景。

比如幾個Bean之間的互相引用：

甚至自己“循環”依賴自己：

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

<code>if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
  throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
}/<code>

原因很好理解，創建新的A時，發現要注入原型字段B，又創建新的B發現要注入原型字段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

基於構造器的循環依賴，就更不用說了，官方文檔都攤牌了，你想讓構造器注入支持循環依賴，是不存在的，不如把代碼改了。

那麼默認單例的屬性注入場景，Spring是如何支持循環依賴的？

Spring解決循環依賴

首先，Spring內部維護了三個Map，也就是我們通常說的三級緩存。

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

在Spring的DefaultSingletonBeanRegistry類中，你會赫然發現類上方掛著這三個Map：

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

後兩個Map其實是“墊腳石”級別的，只是創建Bean的時候，用來藉助了一下，創建完成就清掉了。

所以筆者前文對“三級緩存”這個詞有些迷惑，可能是因為註釋都是以Cache of開頭吧。

為什麼成為後兩個Map為墊腳石，假設最終放在singletonObjects的Bean是你想要的一杯“涼白開”。

那麼Spring準備了兩個杯子，即singletonFactories和earlySingletonObjects來回“倒騰”幾番，把熱水晾成“涼白開”放到singletonObjects中。

閒話不說，都濃縮在圖裡。

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張圖簡化表述了Spring的主要步驟，GIF上方即是剛才提到的三級緩存，下方展示是主要的幾個方法。

當然了，這個地步你肯定要結合Spring源碼來看，要不肯定看不懂。

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

循環依賴的本質

上文了解完Spring如何處理循環依賴之後，讓我們跳出“閱讀源碼”的思維，假設讓你實現一個有以下特點的功能，你會怎麼做？

• 將指定的一些類實例為單例
• 類中的字段也都實例為單例
• 支持循環依賴

舉個例子，假設有類A：

<code>public class A {
    private B b;
}/<code> 

類B：

<code>public class B {
    private A a;
}/<code>

說白了讓你模仿Spring：假裝A和B是被@Component修飾， 並且類中的字段假裝是@Autowired修飾的，處理完放到Map中。

其實非常簡單，筆者寫了一份粗糙的代碼，可供參考：

<code>    /**
     * 放置創建好的bean Map
     */
    private static Map<string> cacheMap = new HashMap<>(2);

    public static void main(String[] args) {
        // 假裝掃描出來的對象
        Class[] classes = {A.class, B.class};
        // 假裝項目初始化實例化所有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 getBean(Class beanClass) {
        // 本文用類名小寫 簡單代替bean的命名規則
        String beanName = beanClass.getSimpleName().toLowerCase();
        // 如果已經是一個bean，則直接返回
        if (cacheMap.containsKey(beanName)) {
            return (T) cacheMap.get(beanName);
        }
        // 將對象本身實例化 

        Object object = beanClass.getDeclaredConstructor().newInstance();
        // 放入緩存
        cacheMap.put(beanName, object);
        // 把所有字段當成需要注入的bean，創建並注入到當前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> fieldClass = field.getType();
            String fieldBeanName = fieldClass.getSimpleName().toLowerCase();
            // 如果需要注入的bean，已經在緩存Map中，那麼把緩存Map中的值注入到該field即可
            // 如果緩存沒有 繼續創建
            field.set(object, cacheMap.containsKey(fieldBeanName)
                    ? cacheMap.get(fieldBeanName) : getBean(fieldClass));
        }
        // 屬性填充完成，返回
        return (T) object;
    }/<string>/<code>

這段代碼的效果，其實就是處理了循環依賴，並且處理完成後，cacheMap中放的就是完整的“Bean”了

這就是“循環依賴”的本質，而不是“Spring如何解決循環依賴”。

之所以要舉這個例子，是發現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。

為了看源碼而看源碼，結果一直看不懂，卻忘了本質是什麼。

如果真看不懂，不如先寫出基礎版本，逆推Spring為什麼要這麼實現，可能效果會更好。

what？問題的本質居然是two sum！

看完筆者剛才的代碼有沒有似曾相識？沒錯，和two sum的解題是類似的。

不知道two sum是什麼梗的，筆者和你介紹一下：

two sum是刷題網站leetcode序號為1的題，也就是大多人的算法入門的第一題。

常常被人調侃，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。

問題內容是：給定一個數組，給定一個數字。返回數組中可以相加得到指定數字的兩個索引。

比如：給定nums = [2, 7, 11, 15], target = 9 那麼要返回 [0, 1]，因為2 + 7 = 9

這道題的優解是，一次遍歷+HashMap：

<code>class Solution {
    public int[] twoSum(int[] nums, int target) {
        Map<integer> map = new HashMap<>();
        for (int i = 0; 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");
    }
}
//作者：LeetCode
//鏈接：https://leetcode-cn.com/problems/two-sum/solution/liang-shu-zhi-he-by-leetcode-2/
//來源：力扣（LeetCode）/<integer>/<code>

先去Map中找需要的數字，沒有就將當前的數字保存在Map中，如果找到需要的數字，則一起返回。

和筆者上面的代碼是不是一樣？

先去緩存裡找Bean，沒有則實例化當前的Bean放到Map，如果有需要依賴當前Bean的，就能從Map取到。

結尾

如果你是上文筆者提到的“陷入閱讀源碼的泥潭”的讀者，上文應該可以幫助到你。

可能還有盆友有疑問，為什麼一道“two-sum”，Spring處理的如此複雜？ 這個想想Spring支持多少功能就知道了，各種實例方式..各種注入方式..各種Bean的加載，校驗..各種callback，aop處理等等..

Spring可不只有依賴注入，同樣Java也不僅是Spring。如果我們陷入了某個“牛角尖”，不妨跳出來看看，可能會更佳清晰哦。

作者：Vt
鏈接：https://juejin.im/post/5e927e27f265da47c8012ed9
來源：掘金

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