Spring三级缓存学习

Spring的三级缓存机制主要用于解决单例Bean的循环依赖问题。其核心在于提前暴露Bean的引用，允许未完全初始化的对象被其他Bean引用。以下是三级缓存的详细说明及其解决循环依赖的原理：

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三级缓存结构

1. 一级缓存（singletonObjects）

   • 存储完全初始化的单例Bean。
   • 当Bean完成实例化、属性注入和初始化后，最终存储于此。
   • 其他Bean通过此缓存获取完全可用的Bean实例。

2. 二级缓存（earlySingletonObjects）

   • 存储未完全初始化的Bean（仅实例化，未完成属性注入和初始化）。
   • 用于解决循环依赖时，提前暴露Bean的早期引用。

3. 三级缓存（singletonFactories）

   • 存储Bean的ObjectFactory（工厂对象）。
   • 当需要提前暴露 Bean 时，Spring 会将 ObjectFactory 放入此缓存，而不是直接暴露尚未初始化的 Bean 实例。
   • 当Bean实例化后（构造方法调用后），将生成Bean的工厂存入此缓存。
   • 工厂的作用是按需生成早期引用，可能包含AOP代理逻辑。

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解决循环依赖的流程

以BeanA依赖BeanB，BeanB依赖BeanA为例：

1. 创建BeanA

   • 实例化BeanA（调用构造方法），得到一个原始对象。
   • 将BeanA的ObjectFactory存入三级缓存 （singletonFactories）。
   • 开始属性注入，发现需要BeanB。

2. 创建BeanB

   • 实例化BeanB，同样将ObjectFactory存入三级缓存。
   • 开始属性注入，发现需要BeanA。

3. 获取BeanA的早期引用

   • 从三级缓存 中找到BeanA的ObjectFactory，调用其getObject()方法。
     • 若BeanA需要AOP代理，工厂会生成代理对象；否则返回原始对象。
   • 将生成的早期引用存入二级缓存 （earlySingletonObjects），并移除三级缓存中的工厂。
   • BeanB成功注入BeanA的早期引用，继续完成属性注入和初始化。

4. 完成BeanB的创建

   • BeanB完成后，存入一级缓存 （singletonObjects）。

5. 回到BeanA的创建

   • BeanA注入BeanB（此时已存在于一缓）。
   • 完成BeanA的属性注入和初始化。
   • 检查二级缓存是否存在BeanA的早期引用：
     • 如果存在，可能合并代理逻辑，最终将完整对象存入一缓，并清理二、三缓存。

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为什么需要三级缓存？

1. 分离职责

   • 一级缓存存放成品，二级缓存存放半成品，三级缓存存放生成半成品的工厂。
   • 工厂的延迟执行：确保代理逻辑在需要时才执行（如存在AOP时），避免重复创建代理对象。

2. 解决代理对象的循环依赖

   • 若Bean需要AOP代理，三级缓存的工厂能生成代理对象，而二级缓存直接存储对象。如果只有二级缓存，无法处理代理对象的生成时机问题，可能导致注入不一致。

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局限性

1. 仅支持单例Bean

   • 原型（prototype）Bean每次创建新对象，无法通过缓存提前暴露引用，循环依赖会直接报错。

2. 构造器注入无法解决

   • 若循环依赖通过构造器注入，Bean在实例化前无法暴露引用，导致创建失败。

3. 需要Spring管理

   • 若Bean通过new创建或非Spring上下文管理，三级缓存机制失效。

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总结

Spring通过三级缓存的协同工作，在Bean实例化后立即暴露其ObjectFactory，使得循环依赖的Bean能通过工厂获取早期引用（可能是代理对象）。这一机制巧妙地平衡了对象创建顺序与依赖注入的需求，解决了单例Bean的循环依赖问题，同时确保AOP代理的正确性。