面试官：什么是Spring的三级缓存机制

Spring 的三级缓存机制是其解决循环依赖问题的核心技术，尤其在处理单例 Bean 时发挥关键作用。以下是对该机制的详细解释：

1. 三级缓存的定义

Spring 容器通过三个ConcurrentHashMap实现三级缓存：

一级缓存（singletonObjects）
存储完全初始化且可用的单例 Bean（即已完成所有生命周期步骤的 Bean）。
二级缓存（singletonFactories）
存储提前暴露的单例工厂对象，用于生成早期 Bean 引用（尚未完成属性注入和初始化）。
三级缓存（earlySingletonObjects）
存储提前曝光的单例 Bean 实例（已创建但未完全初始化），通过工厂从二级缓存获取。

2. 为什么需要三级缓存？

循环依赖 指两个或多个 Bean 之间相互引用，形成闭环（例如 A 依赖 B，B 依赖 A）。若没有缓存机制，Spring 在创建 Bean 时会陷入无限循环。通过三级缓存，Spring 允许提前暴露未完成初始化的 Bean 引用，打破循环依赖。

3. 工作流程示例

假设存在循环依赖：A依赖B，B依赖A。Spring 创建 Bean 的流程如下：

创建 A
- A 开始创建，实例化后将其工厂（包含ObjectFactory回调）放入三级缓存。
- 准备注入 B 时，发现 B 未创建，暂停 A 的创建。
创建 B
- B 开始创建，实例化后将其工厂放入三级缓存。
- 准备注入 A 时，发现 A 已在三级缓存中（虽未完成初始化）。
- 通过 A 的工厂从三级缓存获取 A 的早期引用，注入到 B 中。
- B 完成初始化，放入一级缓存。
继续创建 A
- 从一级缓存获取已完成初始化的 B，注入到 A 中。
- A 完成初始化，放入一级缓存。

4. 关键代码逻辑

在AbstractBeanFactory.doGetBean()方法中，获取 Bean 时会按以下顺序检查缓存：

java

kotlin 复制代码

// 简化版逻辑
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
    // 一级缓存：检查是否存在完全初始化的Bean
    Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
    
    // 若Bean正在创建中
    if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
        // 二级缓存：检查是否存在早期Bean引用
        singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
        
        // 三级缓存：允许提前引用时，通过工厂获取早期Bean
        if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
            synchronized (this.singletonObjects) {
                singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
                if (singletonObject == null) {
                    singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
                    if (singletonObject == null) {
                        // 从三级缓存获取工厂
                        ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
                        if (singletonFactory != null) {
                            // 通过工厂生成早期Bean
                            singletonObject = singletonFactory.getObject();
                            // 将早期Bean放入二级缓存
                            this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
                            // 从三级缓存移除工厂
                            this.singletonFactories.remove(beanName);
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
    return singletonObject;
}

5. 为什么需要三级缓存？二级不够吗？

三级缓存的核心目的是支持 AOP 代理：

若仅用二级缓存，早期暴露的 Bean 无法被代理（因代理通常在初始化后生成）。
通过三级缓存的ObjectFactory回调，Spring 可在获取早期引用时动态生成代理对象（若需要），确保注入的是代理实例而非原始 Bean。

6. 局限性

仅支持单例 Bean：原型（prototype）作用域的 Bean 不支持循环依赖，会抛出异常。
构造器注入不支持：若循环依赖发生在构造器中（如 A 的构造器依赖 B，B 的构造器依赖 A），三级缓存无法解决，需重构代码。

总结

Spring 的三级缓存机制通过提前暴露未完成初始化的 Bean 引用，结合动态代理技术，优雅地解决了单例 Bean 的循环依赖问题。这一设计体现了 Spring 在保证功能完整性和性能之间的精妙平衡。