Spring容器如何解决循环依赖的原理
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最近看源码在研究类似如下配置的循环依赖是怎么解决的？
1 <bean id="a" class="com.project.demo.A" scope="singleton">
2 <property name="b" ref="b"/>
3 </bean>
4 <bean id="b" class="com.project.demo.B" scope="singleton">
5 <property name="a" ref="a"/>
6 </bean>
说明：
1、Spring容器解决循环依赖的问题配置类必须是单例模式scope="singleton"才支持，如果是scope="prototype"是无法解决循环依赖的。
2、Spring容器解决循环依赖主要依靠三级缓存机制
2.1 一级缓存使用的map： private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap(256);
2.2 二级缓存使用的map： private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap(16);
2.3 三级缓存使用的map： private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap(16);
3、Spring容器解决循环依赖简洁概述主要有四大流程方法：获取对象 getSingleton()、 创建对象（实例化） doCreateBean()、填充属性（初始化） populateBean()、返回对象 addSingleton()
在系统启动获取配置文件后，程序是依次读取并加载的，所以上面配置文件代码，先实例化a对象，然后初始化a对象给a添加b属性，再实例化b对象，最后初始化b对象给添加属性a.
那么在代码执行过程中，先调用getSingleton()方法，我们查看源码
@Nullable
public Object getSingleton(String beanName) { // 调用下方重载方法
return this.getSingleton(beanName, true);
}
@Nullable
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) { // 先从一级缓存中获取a对象的实例
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName); // 如果从一级缓存中获取不到a对象，那么检查该对象是否正在被创建，如果正在被创建，则进入if循环中
if (singletonObject == null && this.isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
synchronized(this.singletonObjects) { // 从二级缓存中获取该对象
singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName); // 如果二级缓存中无法获取该对象，那么一定会进入如下if方法，因为allowEarlyReference传过来的时候就是true
if (singletonObject == null && allowEarlyReference) { // 从三级缓存中获取该对象
ObjectFactory<?> singletonFactory = (ObjectFactory)this.singletonFactories.get(beanName);
if (singletonFactory != null) { // 如果获取到了该对象，就将三级缓存中的对象放到二级缓存中，并且将三级缓存中的对象删除
singletonObject = singletonFactory.getObject();
this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
this.singletonFactories.remove(beanName);
}
}
}
}
return singletonObject;
}
从三面的源码发现，如果a第一次获取，那么第9行的if语句为false,将直接放回为null，这时回到创建对象doCreateBean()方法，该方法使用反射的方式生成a对象，并且该对象在三级缓存中，对象生成后就需要对a对象进行属性填充：
1 protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) throws BeanCreationException {
2 // 省略多行代码，大致就是调用各种方法，通过反射创建对象
3 try {
4 // a对象创建完成，调用属性填充方法，对a进行属性填充
5 this.populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
6 exposedObject = this.initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
7 } catch (Throwable var18) {
8 if (var18 instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException)var18).getBeanName())) {
9 throw (BeanCreationException)var18;
10 }
11
12 throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Initialization of bean failed", var18);
13 }
14
15 if (earlySingletonExposure) {
16 Object earlySingletonReference = this.getSingleton(beanName, false);
17 if (earlySingletonReference != null) {
18 // 省略多行代码
19 }
20 }
22 // 省略多行代码
23 }
在上面代码doCreateBean()方法中先创建a对象，创建完成后会调用this.populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper)方法对a进行属性填出，这个时候会获取配置文件中所有<bean id="a">里面的所有属性，发现会存在一个b属性，下面贴出部分源码
protected void populateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable BeanWrapper bw) {
if (bw == null) {
if (mbd.hasPropertyValues()) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Cannot apply property values to null instance");
}
} else {
boolean continueWithPropertyPopulation = true;
if (!mbd.isSynthetic() && this.hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
// 删除大量代码
}
if (continueWithPropertyPopulation) {
// 删除大量源代码，applyPropertyValues方法中beanName为a,pvs为状态各种属性的PropertyValues对象，pvs就装有b这个属性
if (pvs != null) {
this.applyPropertyValues(beanName, mbd, bw, (PropertyValues)pvs);
}
}
}
}
继续跟进applyPropertyValues方法的源码
protected void applyPropertyValues(String beanName, BeanDefinition mbd, BeanWrapper bw, PropertyValues pvs) {
if (!pvs.isEmpty()) {
if (System.getSecurityManager() != null && bw instanceof BeanWrapperImpl) {
((BeanWrapperImpl)bw).setSecurityContext(this.getAccessControlContext());
}
MutablePropertyValues mpvs = null;
List original;
if (pvs instanceof MutablePropertyValues) {
// 省略大量代码
} else {
original = Arrays.asList(pvs.getPropertyValues());
}
// 省略大量代码 大致过程是将属性对象pvs 转化成original List对象，然后在使用迭代器在下面进行迭代
Iterator var11 = original.iterator();
while(true) {
while(var11.hasNext()) {
PropertyValue pv = (PropertyValue)var11.next();
if (pv.isConverted()) {
deepCopy.add(pv);
} else {
String propertyName = pv.getName();
Object originalValue = pv.getValue();
// 通过下面方法解决依赖的b,整个方法在迭代器中，外层在while(true)中，可能有多个属性，循环直到所有属性都解决了就return;或者抛出异常
Object resolvedValue = valueResolver.resolveValueIfNecessary(pv, originalValue);
// 省略大量代码
}
}
if (mpvs != null && !resolveNecessary) {
mpvs.setConverted();
}
try {
bw.setPropertyValues(new MutablePropertyValues(deepCopy));
return;
} catch (BeansException var19) {
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Error setting property values", var19);
}
}
}
}
继续跟进上面红色方法
public Object resolveValueIfNecessary(Object argName, @Nullable Object value) {
if (value instanceof RuntimeBeanReference) {
RuntimeBeanReference ref = (RuntimeBeanReference)value;
return this.resolveReference(argName, ref);
} else if (value instanceof RuntimeBeanNameReference) {
// 省略多行代码
}
// 省略多行代码
}
继续跟进红色部分的代码
private Object resolveReference(Object argName, RuntimeBeanReference ref) {
try {
String refName = ref.getBeanName();
refName = String.valueOf(this.doEvaluate(refName));
Object bean;
if (ref.isToParent()) {
// 省略多行代码
} else {
// 通过refName的值b又去工厂找b对象
bean = this.beanFactory.getBean(refName);
this.beanFactory.registerDependentBean(refName, this.beanName);
}
// 省略多行代码
return bean;
} catch (BeansException var5) {
throw new BeanCreationException(this.beanDefinition.getResourceDescription(), this.beanName, "Cannot resolve reference to bean '" + ref.getBeanName() + "' while setting " + argName, var5);
}
}
1 public Object getBean(String name) throws BeansException {
2 return this.doGetBean(name, (Class)null, (Object[])null, false);
3 }
protected <T> T doGetBean(String name, @Nullable Class<T> requiredType, @Nullable Object[] args, boolean typeCheckOnly) throws BeansException {
String beanName = this.transformedBeanName(name);
// 跟了这么就，最终表明在实例化a对象后，在装载a的属性b时，会经过各种校验最终到getSingleton(),及先获取b对象，如果b对象不存在则会对b完成创建的过程
Object sharedInstance = this.getSingleton(beanName);
// 省略多行代码
}
上面整个过程概括：在检测到需要实例化a时，先去获取a对象，看a是否已经存在，获取去先从一级缓存中获取，如果没有并且如果a也没有正在实例化，那么直接返回null，表明获取不到a对象，那么此时调用doCreateBean()方法完成对a对象的实例化过程（通过反射创建a对象），并且将创建的a对象放在三级缓存中
然后继续执行doCreateBean中的populateBean()方法完成对a进行初始化即添加属性b，经过一些列校验，最终又会调用getSingleton()方法来获取b对象，同样会返回null
这个时候就会去执行doCreateBean()方法创建b对象，同样过反射创建b，当b对象创建完成时也会存放在三级缓存中，在实例化b对象完成，然后继续执行doCreateBean中的populateBean()方法，也需要初始化b对象，填充b的属性
这时发现b对象的属性是a，同样再次通过getSingleton()方法获取a，获取a的过程如第一个源码部分，先从一级缓存中获取，获取不到，然后判断a正在创建中，然后就从二级、三级缓存中获取，最终在三级缓存中获取到了a，并且将三级缓存中的a对象放到二级缓存中，并将删除三级缓存中的a，此时b对象初始化也完成。
在a对象初始化的流程中，将b对象也实例化和初始化了，在b的初始化过程中，将a从三级缓存移到了二级缓存中，当b初始化完成后继续向下执行，会执行到addSingleton()，查看源码
protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
synchronized(this.singletonObjects) { // 将b加入到1级缓存
this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject); // 将b从三级缓存中删除
this.singletonFactories.remove(beanName); // 将b从二级缓存中删除（b在二级缓存中没有，即空删除）
this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
this.registeredSingletons.add(beanName);
}
}
从上面代码可以看出来，并创建完成并且初始化后，会将B从三级缓存中直接放到一级缓存中，并且删除三级缓存中的数据。
所有b工作做完后返回到a初始化属性b的代码
protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args) throws BeanCreationException {
// 省略大量代码
try {
// 完成a对于属性b的检查装配工作后返回到方法populateBean(),继续向下执行
this.populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
exposedObject = this.initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
} catch (Throwable var18) {
if (var18 instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException)var18).getBeanName())) {
throw (BeanCreationException)var18;
}
throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName, "Initialization of bean failed", var18);
}
if (earlySingletonExposure) {
// a执行到该方法getSingleton(),这里面会将a从二级缓存中取出来
Object earlySingletonReference = this.getSingleton(beanName, false);
if (earlySingletonReference != null) {
// 省略大量代码
}
}
// 省略大量代码
}
继续执行，最终也会到addSingleton()方法，将a也加入一级缓存，并且从二级缓存中删除a。
这样a和b两个循环依赖的bean都被放入到一级缓存中。
