Spring 源码解读：解决循环依赖的三种方式

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引言

在复杂的应用开发中，循环依赖 是一个常见的问题。简单来说，循环依赖是指两个或多个Bean之间互相依赖，导致程序无法正常实例化这些Bean。Spring容器通过依赖注入（DI）来管理Bean的创建与生命周期，并在遇到循环依赖时采取了多种策略进行处理。本篇文章将带你实现三种解决循环依赖的方式，包括构造函数注入、Setter注入和ObjectFactory方式，并对比Spring的循环依赖处理机制，帮助你理解不同的处理方式及其应用场景。

什么是循环依赖

循环依赖（Circular Dependency）是指两个或多个Bean互相依赖，导致它们无法正常实例化。通常情况下，Spring通过依赖注入来管理Bean的生命周期，当遇到循环依赖时，Spring必须采取额外的策略来解决这个问题。

常见的循环依赖类型

1. 构造函数循环依赖：

   • 两个Bean通过构造函数相互依赖，导致它们在实例化时陷入循环。

2. Setter方法循环依赖：

   • 两个Bean通过Setter方法相互依赖，Spring可以通过提前暴露Bean的部分引用来解决这个问题。

3. ObjectFactory方式：

   • 通过ObjectFactory延迟依赖注入，避免在Bean创建时立即解决依赖，允许Bean先部分创建。

手动实现三种循环依赖的解决方式

为了更好地理解循环依赖的处理方式，我们将手动实现三种常见的解决策略：构造函数注入、Setter方法注入和ObjectFactory方式。

实现构造函数注入的循环依赖

构造函数注入的循环依赖比较难解决，因为它要求所有的依赖在实例化时就已经准备好。下面我们通过一个示例展示构造函数循环依赖的问题。

示例代码

public class ServiceA {
    private ServiceB serviceB;

    // 使用构造函数注入ServiceB
    public ServiceA(ServiceB serviceB) {
        this.serviceB = serviceB; // ServiceA依赖于ServiceB
    }

    public void doSomething() {
        System.out.println("ServiceA is doing something...");
    }
}

public class ServiceB {
    private ServiceA serviceA;

    // 使用构造函数注入ServiceA
    public ServiceB(ServiceA serviceA) {
        this.serviceA = serviceA; // ServiceB依赖于ServiceA
    }

    public void doSomething() {
        System.out.println("ServiceB is doing something...");
    }
}

public class ConstructorInjectionTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 手动实例化构造函数依赖会导致循环依赖问题
        // ServiceA serviceA = new ServiceA(new ServiceB(serviceA)); // 这会导致无限递归，无法解决
    }
}

问题描述：

• 在上面的代码中，ServiceA通过构造函数依赖ServiceB，同时ServiceB也通过构造函数依赖ServiceA。由于构造函数注入要求在实例化时就提供依赖，因此出现了循环依赖问题，导致递归创建的错误。

解决方法：Setter方法注入

Setter方法注入的循环依赖比构造函数注入要容易解决，因为Spring可以提前暴露部分未完成的Bean引用，在Bean完全实例化前进行部分注入。

示例代码

public class ServiceA {
    private ServiceB serviceB;

    // 通过Setter方法注入ServiceB
    public void setServiceB(ServiceB serviceB) {
        this.serviceB = serviceB; // ServiceA依赖于ServiceB
    }

    public void doSomething() {
        System.out.println("ServiceA is doing something...");
    }
}

public class ServiceB {
    private ServiceA serviceA;

    // 通过Setter方法注入ServiceA
    public void setServiceA(ServiceA serviceA) {
        this.serviceA = serviceA; // ServiceB依赖于ServiceA
    }

    public void doSomething() {
        System.out.println("ServiceB is doing something...");
    }
}

public class SetterInjectionTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建实例
        ServiceA serviceA = new ServiceA();
        ServiceB serviceB = new ServiceB();

        // 通过Setter方法解决循环依赖
        serviceA.setServiceB(serviceB); // ServiceA依赖ServiceB，延迟注入
        serviceB.setServiceA(serviceA); // ServiceB依赖ServiceA，延迟注入

        // 测试方法调用
        serviceA.doSomething(); // 输出：ServiceA is doing something...
        serviceB.doSomething(); // 输出：ServiceB is doing something...
    }
}

解决思路：

• 使用Setter方法注入解决循环依赖问题，通过先创建空的Bean对象，再通过Setter方法进行依赖注入。Spring能够在部分Bean完成初始化时将其暴露给其他Bean，从而解决循环依赖问题。

解决方法：ObjectFactory延迟注入

ObjectFactory方式通过延迟注入来解决循环依赖问题。ObjectFactory允许Spring在需要时才创建依赖对象，从而避免在Bean初始化时立即解决依赖。

示例代码

import org.springframework.beans.factory.ObjectFactory;

public class ServiceA {
    private ObjectFactory<ServiceB> serviceBFactory;

    // 使用ObjectFactory进行延迟注入
    public ServiceA(ObjectFactory<ServiceB> serviceBFactory) {
        this.serviceBFactory = serviceBFactory; // 延迟注入ServiceB
    }

    public void doSomething() {
        System.out.println("ServiceA is doing something...");
        serviceBFactory.getObject().doSomething(); // 当需要时才获取ServiceB
    }
}

public class ServiceB {
    private ObjectFactory<ServiceA> serviceAFactory;

    // 使用ObjectFactory进行延迟注入
    public ServiceB(ObjectFactory<ServiceA> serviceAFactory) {
        this.serviceAFactory = serviceAFactory; // 延迟注入ServiceA
    }

    public void doSomething() {
        System.out.println("ServiceB is doing something...");
        serviceAFactory.getObject().doSomething(); // 当需要时才获取ServiceA
    }
}

public class ObjectFactoryInjectionTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用ObjectFactory进行延迟注入，解决循环依赖问题
        ObjectFactory<ServiceA> serviceAFactory = () -> new ServiceA(() -> new ServiceB(serviceAFactory));
        ObjectFactory<ServiceB> serviceBFactory = () -> new ServiceB(serviceAFactory);

        // 创建ServiceA和ServiceB的实例
        ServiceA serviceA = serviceAFactory.getObject();
        ServiceB serviceB = serviceBFactory.getObject();

        // 测试方法调用
        serviceA.doSomething(); // 输出：ServiceA is doing something... ServiceB is doing something...
        serviceB.doSomething(); // 输出：ServiceB is doing something... ServiceA is doing something...
    }
}

解决思路：

• ObjectFactory方式 通过延迟创建对象的方式解决循环依赖问题。ObjectFactory允许在依赖实际使用时才实例化依赖对象，从而打破了Bean初始化时的相互依赖问题。

类图与流程图

为了更好地理解三种解决方式的工作原理，我们提供了类图和流程图。

类图

ServiceA -ServiceB serviceB +doSomething() ServiceB -ServiceA serviceA +doSomething() ObjectFactory<T> +T getObject()

解释：

• ServiceA和ServiceB互相依赖，通过ObjectFactory延迟实例化来避免直接的循环依赖。

流程图

解决循环依赖 依赖ServiceB ServiceB实例化 依赖ServiceA

解释：

• 使用ObjectFactory延迟注入的方式，ServiceA和ServiceB可以在需要时获取对方的实例，避免了直接的循环依赖问题。

Spring中的循环依赖处理机制

在Spring中，循环依赖的处理是通过多种策略实现的，主要包括三级缓存机制。Spring容器通过提前暴露未完成的Bean实例、延迟依赖注入等方式解决循环依赖。

Spring的三级缓存机制

Spring容器内部通过三级缓存来处理循环依赖问题：

1

. 一级缓存 ：存储完全初始化好的单例Bean。

2. 二级缓存 ：存储部分实例化、但尚未完成初始化的Bean。

3. 三级缓存：存储可以通过代理对象获取的Bean，用于解决复杂的循环依赖场景。

当Spring遇到循环依赖时，能够通过三级缓存中的代理对象提前暴露未完成的Bean，从而解决依赖问题。

源码解析：Spring如何解决循环依赖

Spring在DefaultSingletonBeanRegistry类中，通过addSingletonFactory()方法提前暴露创建中的Bean来解决循环依赖。

protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
    synchronized (this.singletonObjects) {
        if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {
            this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory); // 将未完成的Bean放入三级缓存
            this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
            this.registeredSingletons.add(beanName);
        }
    }
}

对比分析：手动实现与Spring的区别

• Spring的实现：

  • Spring采用了三级缓存的机制，通过提前暴露Bean的引用来解决循环依赖。它能够处理复杂的依赖关系和代理对象。
  • 三级缓存是Spring容器处理循环依赖的核心策略，通过将未完成的Bean放入三级缓存，可以提前暴露这些Bean的引用。

• 手动实现：

  • 我们的手动实现展示了三种常见的循环依赖解决方式，虽然能够处理基本的循环依赖问题，但缺乏Spring的高级功能，如三级缓存和生命周期管理。

总结

通过实现构造函数注入、Setter方法注入和ObjectFactory延迟注入三种解决循环依赖的方式，你应该对循环依赖的解决策略有了更深入的理解。在Spring框架中，三级缓存机制是其处理循环依赖的核心策略，它能够灵活地解决复杂的依赖关系。理解这些机制，将帮助你在实际开发中更好地管理Bean的生命周期，并在需要时解决循环依赖问题。

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互动与思考

你是否在项目中遇到过循环依赖问题？你更倾向于使用哪种解决策略？欢迎在评论区分享你的经验与见解！

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