面试官问我：三级缓存可以解决循环依赖的问题，那两级缓存可以解决Spring的循环依赖问题么？是不是无法解决代理对象的问题？

在Spring的面试中，循环依赖问题是一个常被提及的高频话题，尤其是Spring如何通过三级缓存巧妙地解决这一问题。今天我们来聊聊一个有趣的扩展问题：如果只用两级缓存，Spring的循环依赖问题还能否被解决？特别是涉及到代理对象时，两级缓存会遇到什么瓶颈？让我们一步步深入分析。

什么是Spring的循环依赖？

循环依赖是指两个或多个Bean在初始化时互相依赖，形成了一个闭环。例如：

Bean A 依赖 Bean B
Bean B 也依赖 Bean A

在Spring中，这种情况常见于构造器注入、字段注入或setter注入。如果没有适当的机制，循环依赖会导致Spring容器在初始化Bean时陷入死循环，最终抛出 BeanCurrentlyInCreationException。

Spring通过三级缓存（Three-Level Cache）解决了大部分循环依赖问题，尤其是在单例作用域（Singleton Scope）下。那么，三级缓存到底是什么？我们先来回顾一下。

Spring的三级缓存

Spring的 DefaultSingletonBeanRegistry 中定义了三级缓存，用于管理Bean的创建和循环依赖的解决：

一级缓存（singletonObjects）：存储已经完全初始化的单例Bean，键是Bean的名称，值是Bean实例。
二级缓存（earlySingletonObjects） ：存储早期暴露的Bean实例，这些Bean已经实例化但尚未完成属性填充和初始化（即未调用 init 方法）。
三级缓存（singletonFactories） ：存储的是 ObjectFactory，它是一个函数式接口，能够动态生成Bean的早期引用，通常用于处理代理对象（如AOP代理）。

三级缓存的工作流程如下：

当Spring创建Bean A时，首先实例化A（调用构造器），然后将其 ObjectFactory 放入三级缓存。
在填充A的属性时，发现A依赖B，于是开始创建B。
同样，B实例化后将其 ObjectFactory 放入三级缓存。
B在填充属性时发现依赖A，此时Spring会从三级缓存中获取A的 ObjectFactory，通过它生成A的早期引用（可能是代理对象），并将该引用放入二级缓存。
B完成初始化后，放入一级缓存。
A继续完成属性填充和初始化，最终也放入一级缓存。

通过这种机制，Spring不仅解决了循环依赖，还能正确处理AOP代理对象，因为三级缓存中的 ObjectFactory 可以在需要时生成动态代理。

问题来了：两级缓存可以解决循环依赖吗？

现在，假设我们去掉三级缓存，只保留一级缓存（singletonObjects）和二级缓存（earlySingletonObjects），Spring还能否解决循环依赖？答案是：可以解决部分循环依赖，但无法处理涉及代理对象的场景。下面我们来详细分析。

两级缓存的工作方式

在只有两级缓存的情况下，Spring的Bean创建流程可以简化为：

创建Bean A，实例化后将A的早期引用（未完成属性填充的实例）直接放入二级缓存。
A在填充属性时发现依赖B，开始创建B。
同样，B实例化后将其早期引用放入二级缓存。
B在填充属性时发现依赖A，直接从二级缓存中获取A的早期引用。
B完成初始化，放入一级缓存。
A继续完成初始化，最终也放入一级缓存。

从这个流程看，两级缓存可以解决普通的循环依赖问题，即没有AOP代理或特殊后处理的情况。因为二级缓存提前暴露了Bean的早期引用，打破了循环依赖的死锁。

两级缓存的局限性：代理对象问题

然而，当涉及到代理对象（如通过AOP生成的动态代理）时，两级缓存就显得力不从心了。原因在于：

代理对象的创建时机 ：在Spring中，AOP代理（如CGLIB或JDK动态代理）通常在Bean完成属性填充和初始化后，通过 BeanPostProcessor（如 AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator）生成。这意味着早期暴露的Bean实例（放入二级缓存的）是一个原始对象，而不是代理对象。
循环依赖中的不一致性 ：假设Bean A被AOP代理，B依赖A。在两级缓存机制下，B从二级缓存中获取的是A的原始对象引用，而不是A的代理对象。后续即使A完成了初始化并生成了代理对象，B中注入的仍然是A的原始对象。这会导致以下问题：
- 如果AOP为A添加了增强逻辑（如事务、日志），B中引用的A不会具备这些增强功能，违背了AOP的设计预期。
- 如果代码中通过一级缓存获取A，会得到代理对象，而B中持有的却是原始对象，导致对象引用不一致，可能引发运行时异常。

在三级缓存中，ObjectFactory 的存在解决了这个问题。ObjectFactory 可以在生成早期引用时动态决定是否需要创建代理对象（通过调用 getEarlyBeanReference 方法）。这样，B获取到的A引用已经是代理对象，保证了引用的一致性和AOP逻辑的正确性。

两级缓存为何无法优雅处理代理对象？

为了更直观地说明，我们来看一个例子：

java 复制代码

@Component
public class ServiceA {
    @Autowired
    private ServiceB serviceB;

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

@Component
@Aspect
public class ServiceB {
    @Autowired
    private ServiceA serviceA;

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

@Aspect
@Component
public class LoggingAspect {
    @Around("execution(* com.example..*.*(..))")
    public Object log(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        System.out.println("Before method execution");
        Object result = joinPoint.proceed();
        System.out.println("After method execution");
        return result;
    }
}

在这个例子中：

ServiceA 和 ServiceB 互相依赖，形成循环依赖。
ServiceA 和 ServiceB 都被AOP代理（通过 LoggingAspect 增强）。

在三级缓存机制下：

创建 ServiceA，实例化后将其 ObjectFactory 放入三级缓存。
填充 ServiceA 属性时发现依赖 ServiceB，开始创建 ServiceB。
ServiceB 实例化后将其 ObjectFactory 放入三级缓存。
填充 ServiceB 属性时发现依赖 ServiceA，从三级缓存获取 ServiceA 的 ObjectFactory，通过 getEarlyBeanReference 生成 ServiceA 的代理对象（带AOP增强）。
ServiceB 完成初始化，放入一级缓存。
ServiceA 继续完成初始化，生成代理对象，放入一级缓存。

最终，ServiceB 中注入的 ServiceA 和一级缓存中的 ServiceA 都是同一个代理对象，AOP增强逻辑正常生效。

在两级缓存机制下：

创建 ServiceA，实例化后将其原始对象放入二级缓存。
填充 ServiceA 属性时发现依赖 ServiceB，开始创建 ServiceB。
ServiceB 实例化后将其原始对象放入二级缓存。
填充 ServiceB 属性时发现依赖 ServiceA，从二级缓存获取 ServiceA 的原始对象（非代理对象）。
ServiceB 完成初始化，生成代理对象，放入一级缓存。
ServiceA 完成初始化，生成代理对象，放入一级缓存。

结果是：

ServiceB 中注入的 ServiceA 是原始对象，没有AOP增强。
一级缓存中的 ServiceA 是代理对象。
这导致 ServiceB 调用 serviceA.doSomething() 时，不会触发 LoggingAspect 的日志逻辑，行为不一致。

两级缓存的适用场景

尽管两级缓存无法处理代理对象的循环依赖，它在某些场景下仍然是可行的：

没有AOP或代理的场景 ：如果项目中不使用AOP（如Spring AOP或AspectJ），或者Bean没有被任何 BeanPostProcessor 包装为代理对象，两级缓存足以解决循环依赖。
简单的setter注入：两级缓存适用于通过setter方法或字段注入的循环依赖，因为这些场景只需要早期引用即可。
性能优化需求 ：三级缓存的 ObjectFactory 引入了额外的复杂性和性能开销。如果明确知道项目中不需要代理对象，可以通过简化缓存机制来提高性能（不过Spring默认不提供这种配置）。

如何验证两级缓存的局限性？

为了验证两级缓存的局限性，我们可以尝试自定义Spring的缓存机制，模拟只有两级缓存的行为。以下是一个简化的实验思路：

扩展 DefaultSingletonBeanRegistry，重写 addSingletonFactory 方法，直接将早期Bean实例放入二级缓存，而不使用 ObjectFactory。
配置Spring容器，禁用AOP（确保普通循环依赖能被解决）。
重新启用AOP，观察循环依赖中代理对象的行为。

示例伪代码：

java 复制代码

public class CustomSingletonBeanRegistry extends DefaultSingletonBeanRegistry {
    @Override
    public void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
        // 模拟两级缓存，直接放入早期对象
        Object earlySingleton = singletonFactory.getObject();
        this.earlySingletonObjects.put(beanName, earlySingleton);
    }
}

通过这样的实验，你会发现：

普通循环依赖可以正常工作。
一旦涉及AOP代理，注入的Bean引用和一级缓存中的Bean引用不一致，导致AOP逻辑失效。

总结

通过以上分析，我们可以得出以下结论：

两级缓存可以解决循环依赖吗？
- 可以，但仅限于没有代理对象的场景。两级缓存通过提前暴露早期Bean引用，打破了循环依赖的死锁。
两级缓存为何无法解决代理对象的问题？
- 因为二级缓存中存储的是原始Bean实例，而代理对象通常在Bean初始化后期生成。循环依赖中引用的原始对象无法被替换为代理对象，导致引用不一致和AOP逻辑失效。
三级缓存的必要性
- 三级缓存通过 ObjectFactory 提供了动态生成早期引用的能力，允许在循环依赖中提前生成代理对象，从而保证引用一致性和AOP功能的正确性。

这个问题的讨论不仅帮助我们深入理解Spring的循环依赖机制，还揭示了框架设计的权衡与精妙之处。在实际开发中，了解这些底层原理可以帮助我们更好地调试问题、优化配置，甚至在必要时定制Spring的行为。

希望这篇文章能让你对Spring的三级缓存和循环依赖有更深的认识！如果面试官再问类似问题，相信你已经能自信地侃侃而谈了！