圖解 Spring 迴圈依賴,寫得太好了!
Spring如何解決的迴圈依賴,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原始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是如何解決的迴圈依賴,以及帶大家看清迴圈依賴的本質是什麼。
正文
通常來說,如果問Spring內部如何解決迴圈依賴,一定是單預設的單例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“迴圈”依賴自己:
先說明前提:原型(Prototype)的場景是不支援迴圈依賴的,通常會走到AbstractBeanFactory類中下面的判斷,丟擲異常。
if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) { throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName); }
原因很好理解,建立新的A時,發現要注入原型欄位B,又建立新的B發現要注入原型欄位A...
這就套娃了, 你猜是先StackOverflow還是OutOfMemory?
Spring怕你不好猜,就先丟擲了BeanCurrentlyInCreationException
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基於構造器的迴圈依賴,就更不用說了,官方文件都攤牌了,你想讓構造器注入支援迴圈依賴,是不存在的,不如把程式碼改了。
那麼預設單例的屬性注入場景,Spring是如何支援迴圈依賴的?
Spring解決迴圈依賴
首先,Spring內部維護了三個Map,也就是我們通常說的三級快取。
筆者翻閱Spring文件倒是沒有找到三級快取的概念,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”,快取建立完成單例Bean的地方。
- singletonFactories 對映建立Bean的原始工廠
- earlySingletonObjects 對映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,只是建立Bean的時候,用來藉助了一下,建立完成就清掉了。
所以筆者前文對“三級快取”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快取,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原始碼來看,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“三級快取”,以及下文即將要說的本質。
迴圈依賴的本質
上文了解完Spring如何處理迴圈依賴之後,讓我們跳出“閱讀原始碼”的思維,假設讓你實現一個有以下特點的功能,你會怎麼做?
- 將指定的一些類例項為單例
- 類中的欄位也都例項為單例
- 支援迴圈依賴
舉個例子,假設有類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, 並且類中的欄位假裝是@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程式碼,可供參考:
/** * 放置建立好的bean Map */ private static Map<String, Object> cacheMap = new HashMap<>(2); public static void main(String[] args) { // 假裝掃描出來的物件 Class[] classes = {A.class, B.class}; // 假裝專案初始化例項化所有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); } // 將物件本身例項化 Object object = beanClass.getDeclaredConstructor().newInstance(); // 放入快取 cacheMap.put(beanName, object); // 把所有欄位當成需要注入的bean,建立並注入到當前bean中 Field[] fields = object.getClass().getDeclaredFields(); for (Field field : fields) { field.setAccessible(true); // 獲取需要注入欄位的class Class<?> fieldClass = field.getType(); String fieldBeanName = fieldClass.getSimpleName().toLowerCase(); // 如果需要注入的bean,已經在快取Map中,那麼把快取Map中的值注入到該field即可 // 如果快取沒有 繼續建立 field.set(object, cacheMap.containsKey(fieldBeanName) ? cacheMap.get(fieldBeanName) : getBean(fieldClass)); } // 屬性填充完成,返回 return (T) object; }
這段程式碼的效果,其實就是處理了迴圈依賴,並且處理完成後,cacheMap中放的就是完整的“Bean”了
這就是“迴圈依賴”的本質,而不是“Spring如何解決迴圈依賴”。
之所以要舉這個例子,是發現一小部分盆友陷入了“閱讀原始碼的泥潭”,而忘記了問題的本質。
為了看原始碼而看原始碼,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!
看完筆者剛才的程式碼有沒有似曾相識?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,也就是大多人的演算法入門的第一題。常常被人調侃,有演算法面的公司,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。返回陣列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:
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"); } }
先去Map中找需要的數字,沒有就將當前的數字儲存在Map中,如果找到需要的數字,則一起返回。
和筆者上面的程式碼是不是一樣?
先去快取裡找Bean,沒有則例項化當前的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“陷入閱讀原始碼的泥潭”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支援多少功能就知道了,各種例項方式..各種注入方式..各種Bean的載入,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。
Java 的知識面非常廣,面試問的涉及也非常廣泛,重點包括:Java 基礎、Java 併發,JVM、MySQL、資料結構、演算法、Spring、微服務、MQ 等等,涉及的知識點何其龐大,所以我們在複習的時候也往往無從下手,今天小編給大家帶來一套 Java 面試題,題庫非常全面,包括 Java 基礎、Java 集合、JVM、Java 併發、Spring全家桶、Redis、MySQL、Dubbo、Netty、MQ 等等,包含 Java 後端知識點 2000 +
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