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Spring原始碼初探-IOC(4)-Bean的初始化-迴圈依賴的解決

前言

在實際工作中,經常由於設計不佳或者各種因素,導致類之間相互依賴。這些類可能單獨使用時不會出問題,但是在使用Spring進行管理的時候可能就會丟擲BeanCurrentlyInCreationException等異常 。當丟擲這種異常時表示Spring解決不了該迴圈依賴,本文將簡要說明Spring對於迴圈依賴的解決方法。

迴圈依賴的產生和解決的前提

迴圈依賴的產生可能有很多種情況,例如:

  • A的構造方法中依賴了B的例項物件,同時B的構造方法中依賴了A的例項物件
  • A的構造方法中依賴了B的例項物件,同時B的某個field或者setter需要A的例項物件,以及反之
  • A的某個field或者setter依賴了B的例項物件,同時B的某個field或者setter依賴了A的例項物件,以及反之

當然,Spring對於迴圈依賴的解決不是無條件的,首先前提條件是針對scope單例並且沒有顯式指明不需要解決迴圈依賴的物件,而且要求該物件沒有被代理過。同時Spring解決迴圈依賴也不是萬能,以上三種情況只能解決兩種,第一種在構造方法中相互依賴的情況Spring也無力迴天。結論先給在這,下面來看看Spring的解決方法,知道了解決方案就能明白為啥第一種情況無法解決了。

Spring對於迴圈依賴的解決

Spring迴圈依賴的理論依據其實是Java基於引用傳遞,當我們獲取到物件的引用時,物件的field或者或屬性是可以延後設定的。
Spring單例物件的初始化其實可以分為三步:

  • createBeanInstance, 例項化,實際上就是呼叫對應的構造方法構造物件,此時只是呼叫了構造方法,spring xml中指定的property並沒有進行populate
  • populateBean,填充屬性,這步對spring xml中指定的property進行populate
  • initializeBean,呼叫spring xml中指定的init方法,或者AfterPropertiesSet方法
    會發生迴圈依賴的步驟集中在第一步和第二步。

三級快取

對於單例物件來說,在Spring的整個容器的生命週期內,有且只存在一個物件,很容易想到這個物件應該存在Cache中,Spring大量運用了Cache的手段,在迴圈依賴問題的解決過程中甚至使用了“三級快取”。

“三級快取”主要是指

/** Cache of singleton objects: bean name --> bean instance */
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<String, Object>(256);
/** Cache of singleton factories: bean name --> ObjectFactory */
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<String, ObjectFactory<?>>(16);
/** Cache of early singleton objects: bean name --> bean instance */
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<String, Object>(16);

從字面意思來說:singletonObjects指單例物件的cache,singletonFactories指單例物件工廠的cache,earlySingletonObjects指提前曝光的單例物件的cache。以上三個cache構成了三級快取,Spring就用這三級快取巧妙的解決了迴圈依賴問題。

解決方法

回想上篇文章中關於Bean建立的過程,首先Spring會嘗試從快取中獲取,這個快取就是指singletonObjects,主要呼叫的方法是:

protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
   Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
   if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
      synchronized (this.singletonObjects) {
         singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
         if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
            ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
            if (singletonFactory != null) {
               singletonObject = singletonFactory.getObject();
               this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
               this.singletonFactories.remove(beanName);
            }
         }
      }
   }
   return (singletonObject != NULL_OBJECT ? singletonObject : null);}

首先解釋兩個引數:

  • isSingletonCurrentlyInCreation 判斷對應的單例物件是否在建立中,當單例物件沒有被初始化完全(例如A定義的建構函式依賴了B物件,得先去建立B物件,或者在populatebean過程中依賴了B物件,得先去建立B物件,此時A處於建立中)
  • allowEarlyReference 是否允許從singletonFactories中通過getObject拿到物件

分析getSingleton的整個過程,Spring首先從singletonObjects(一級快取)中嘗試獲取,如果獲取不到並且物件在建立中,則嘗試從earlySingletonObjects(二級快取)中獲取,如果還是獲取不到並且允許從singletonFactories通過getObject獲取,則通過singletonFactory.getObject()(三級快取)獲取。如果獲取到了則

this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
this.singletonFactories.remove(beanName);

則移除對應的singletonFactory,將singletonObject放入到earlySingletonObjects,其實就是將三級快取提升到二級快取中!

Spring解決迴圈依賴的訣竅就在於singletonFactories這個cache,這個cache中存的是型別為ObjectFactory,其定義如下:

public interface ObjectFactory<T> {
    T getObject() throws BeansException;}

在bean建立過程中,有兩處比較重要的匿名內部類實現了該介面。一處是

new ObjectFactory<Object>() {
   @Override   public Object getObject() throws BeansException {
      try {
         return createBean(beanName, mbd, args);
      }      catch (BeansException ex) {
         destroySingleton(beanName);
         throw ex;
      }   }

在上文已經提到,Spring利用其建立bean(這樣做真的很不明確呀...)

另一處就是:

addSingletonFactory(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
   @Override   public Object getObject() throws BeansException {
      return getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);
   }});

此處就是解決迴圈依賴的關鍵,這段程式碼發生在createBeanInstance之後,也就是說單例物件此時已經被創建出來的。這個物件已經被生產出來了,雖然還不完美(還沒有進行初始化的第二步和第三步),但是已經能被人認出來了(根據物件引用能定位到堆中的物件),所以Spring此時將這個物件提前曝光出來讓大家認識,讓大家使用。

這樣做有什麼好處呢?讓我們來分析一下“A的某個field或者setter依賴了B的例項物件,同時B的某個field或者setter依賴了A的例項物件”這種迴圈依賴的情況。A首先完成了初始化的第一步,並且將自己提前曝光到singletonFactories中,此時進行初始化的第二步,發現自己依賴物件B,此時就嘗試去get(B),發現B還沒有被create,所以走create流程,B在初始化第一步的時候發現自己依賴了物件A,於是嘗試get(A),嘗試一級快取singletonObjects(肯定沒有,因為A還沒初始化完全),嘗試二級快取earlySingletonObjects(也沒有),嘗試三級快取singletonFactories,由於A通過ObjectFactory將自己提前曝光了,所以B能夠通過ObjectFactory.getObject拿到A物件(雖然A還沒有初始化完全,但是總比沒有好呀),B拿到A物件後順利完成了初始化階段1、2、3,完全初始化之後將自己放入到一級快取singletonObjects中。此時返回A中,A此時能拿到B的物件順利完成自己的初始化階段2、3,最終A也完成了初始化,長大成人,進去了一級快取singletonObjects中,而且更加幸運的是,由於B拿到了A的物件引用,所以B現在hold住的A物件也蛻變完美了!一切都是這麼神奇!!

知道了這個原理時候,肯定就知道為啥Spring不能解決“A的構造方法中依賴了B的例項物件,同時B的構造方法中依賴了A的例項物件”這類問題了!

總結

Spring通過三級快取加上“提前曝光”機制,配合Java的物件引用原理,比較完美地解決了某些情況下的迴圈依賴問題!



作者:LNAmp
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來源:簡書
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