唯品会一面:Spring 为何需要三级缓存解决循环依赖,而不是二级缓存?

沙海
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2021年3月11日12:23:28
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唯品会一面:Spring 为何需要三级缓存解决循环依赖,而不是二级缓存?

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来源:cnblogs.com/semi-sub/p/13548479.html

在使用spring框架的日常开发中,bean之间的循环依赖太频繁了,spring已经帮我们去解决循环依赖问题,对我们开发者来说是无感知的,下面具体分析一下spring是如何解决bean之间循环依赖,为什么要使用到三级缓存,而不是二级缓存。

# bean生命周期

首先大家需要了解一下bean在spring中的生命周期,bean在spring的加载流程,才能够更加清晰知道spring是如何解决循环依赖的

唯品会一面:Spring 为何需要三级缓存解决循环依赖,而不是二级缓存?

我们在spring的BeanFactory工厂列举了很多接口,代表着bean的生命周期,我们主要记住的是我圈红线圈出来的接口, 再结合spring的源码来看这些接口主要是在哪里调用的

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AbstractAutowireCapableBeanFactory类的doCreateBean方法是创建bean的开始,我们可以看到首先需要实例化这个bean,也就是在堆中开辟一块内存空间给这个对象,createBeanInstance方法里面逻辑大概就是采用反射生成实例对象,进行到这里表示对象还并未进行属性的填充,也就是@Autowired注解的属性还未得到注入

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我们可以看到第二步就是填充bean的成员属性,populateBean方法里面的逻辑大致就是对使用到了注入属性的注解就会进行注入,如果在注入的过程发现注入的对象还没生成,则会跑去生产要注入的对象,第三步就是调用initializeBean方法初始化bean,也就是调用我们上述所提到的接口

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可以看到initializeBean方法中,首先调用的是使用的Aware接口的方法,我们具体看一下invokeAwareMethods方法中会调用Aware接口的那些方法

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我们可以知道如果我们实现了BeanNameAware,BeanClassLoaderAware,BeanFactoryAware三个Aware接口的话,会依次调用setBeanName(), setBeanClassLoader(), setBeanFactory()方法,再看applyBeanPostProcessorsBeforeInitialization源码

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发现会如果有类实现了BeanPostProcessor接口,就会执行postProcessBeforeInitialization方法,这里需要注意的是:如果多个类实现BeanPostProcessor接口,那么多个实现类都会执行postProcessBeforeInitialization方法,可以看到是for循环依次执行的,还有一个注意的点就是如果加载A类到spring容器中,A类也重写了BeanPostProcessor接口的postProcessBeforeInitialization方法,这时要注意A类的postProcessBeforeInitialization方法并不会得到执行,因为A类还未加载完成,还未完全放到spring的singletonObjects一级缓存中。

再看一个注意的点

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唯品会一面:Spring 为何需要三级缓存解决循环依赖,而不是二级缓存?

可以看到ApplicationContextAwareProcessor也实现了BeanPostProcessor接口,重写了postProcessBeforeInitialization方法,方法里面并调用了invokeAwareInterfaces方法,而invokeAwareInterfaces方法也写着如果实现了众多的Aware接口,则会依次执行相应的方法,值得注意的是ApplicationContextAware接口的setApplicationContext方法,再看一下invokeInitMethods源码

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发现如果实现了InitializingBean接口,重写了afterPropertiesSet方法,则会调用afterPropertiesSet方法,最后还会调用是否指定了init-method,可以通过标签,或者@Bean注解的initMethod指定,最后再看一张applyBeanPostProcessorsAfterInitialization源码图

唯品会一面:Spring 为何需要三级缓存解决循环依赖,而不是二级缓存?

发现跟之前的postProcessBeforeInitialization方法类似,也是循环遍历实现了BeanPostProcessor的接口实现类,执行postProcessAfterInitialization方法。整个bean的生命执行流程就如上面截图所示,哪个接口的方法在哪里被调用,方法的执行流程。

最后,对bean的生命流程进行一个流程图的总结

唯品会一面:Spring 为何需要三级缓存解决循环依赖,而不是二级缓存?

# 三级缓存解决循环依赖

上一小节对bean的生命周期做了一个整体的流程分析,对spring如何去解决循环依赖的很有帮助。前面我们分析到填充属性时,如果发现属性还未在spring中生成,则会跑去生成属性对象实例

唯品会一面:Spring 为何需要三级缓存解决循环依赖,而不是二级缓存?

我们可以看到填充属性的时候,spring会提前将已经实例化的bean通过ObjectFactory半成品暴露出去,为什么称为半成品是因为这时候的bean对象实例化,但是未进行属性填充,是一个不完整的bean实例对象

唯品会一面:Spring 为何需要三级缓存解决循环依赖,而不是二级缓存?

spring利用singletonObjects, earlySingletonObjects, singletonFactories三级缓存去解决的,所说的缓存其实也就是三个Map

唯品会一面:Spring 为何需要三级缓存解决循环依赖,而不是二级缓存?

可以看到三级缓存各自保存的对象,这里重点关注二级缓存earlySingletonObjects和三级缓存singletonFactory,一级缓存可以进行忽略。前面我们讲过先实例化的bean会通过ObjectFactory半成品提前暴露在三级缓存中

唯品会一面:Spring 为何需要三级缓存解决循环依赖,而不是二级缓存?

singletonFactory是传入的一个匿名内部类,调用ObjectFactory.getObject()最终会调用getEarlyBeanReference方法。再来看看循环依赖中是怎么拿其它半成品的实例对象的。

我们假设现在有这样的场景AService依赖BService,BService依赖AService

1. AService首先实例化,实例化通过ObjectFactory半成品暴露在三级缓存中

2. 填充属性BService,发现BService还未进行过加载,就会先去加载BService

3. 再加载BService的过程中,实例化,也通过ObjectFactory半成品暴露在三级缓存

4. 填充属性AService的时候,这时候能够从三级缓存中拿到半成品的ObjectFactory

唯品会一面:Spring 为何需要三级缓存解决循环依赖,而不是二级缓存?

拿到ObjectFactory对象后,调用ObjectFactory.getObject()方法最终会调用getEarlyBeanReference()方法,getEarlyBeanReference这个方法主要逻辑大概描述下如果bean被AOP切面代理则返回的是beanProxy对象,如果未被代理则返回的是原bean实例,这时我们会发现能够拿到bean实例(属性未填充),然后从三级缓存移除,放到二级缓存earlySingletonObjects中,而此时B注入的是一个半成品的实例A对象,不过随着B初始化完成后,A会继续进行后续的初始化操作,最终B会注入的是一个完整的A实例,因为在内存中它们是同一个对象。下面是重点,我们发现这个二级缓存好像显得有点多余,好像可以去掉,只需要一级和三级缓存也可以做到解决循环依赖的问题???

只要两个缓存确实可以做到解决循环依赖的问题,但是有一个前提这个bean没被AOP进行切面代理,如果这个bean被AOP进行了切面代理,那么只使用两个缓存是无法解决问题,下面来看一下bean被AOP进行了切面代理的场景

唯品会一面:Spring 为何需要三级缓存解决循环依赖,而不是二级缓存?

我们发现AService的testAopProxy被AOP代理了,看看传入的匿名内部类的getEarlyBeanReference返回的是什么对象

唯品会一面:Spring 为何需要三级缓存解决循环依赖,而不是二级缓存?

发现singletonFactory.getObject()返回的是一个AService的代理对象,还是被CGLIB代理的。再看一张再执行一遍singletonFactory.getObject()返回的是否是同一个AService的代理对象

唯品会一面:Spring 为何需要三级缓存解决循环依赖,而不是二级缓存?

我们会发现再执行一遍singleFactory.getObject()方法又是一个新的代理对象,这就会有问题了,因为AService是单例的,每次执行singleFactory.getObject()方法又会产生新的代理对象,假设这里只有一级和三级缓存的话,我每次从三级缓存中拿到singleFactory对象,执行getObject()方法又会产生新的代理对象,这是不行的,因为AService是单例的,所有这里我们要借助二级缓存来解决这个问题,将执行了singleFactory.getObject()产生的对象放到二级缓存中去,后面去二级缓存中拿,没必要再执行一遍singletonFactory.getObject()方法再产生一个新的代理对象,保证始终只有一个代理对象。还有一个注意的点

唯品会一面:Spring 为何需要三级缓存解决循环依赖,而不是二级缓存?

既然singleFactory.getObject()返回的是代理对象,那么注入的也应该是代理对象,我们可以看到注入的确实是经过CGLIB代理的AService对象。所以如果没有AOP的话确实可以两级缓存就可以解决循环依赖的问题,如果加上AOP,两级缓存是无法解决的,不可能每次执行singleFactory.getObject()方法都给我产生一个新的代理对象,所以还要借助另外一个缓存来保存产生的代理对象。

# 总结

前面先讲到bean的加载流程,了解了bean加载流程对spring如何解决循环依赖的问题很有帮助,后面再分析到spring为什么需要利用到三级缓存解决循环依赖问题,而不是二级缓存。网上可以试试AOP的情形,实践一下就能明白二级缓存为什么解决不了AOP代理的场景了。

在工作中,一直认为编程代码不是最重要的,重要的是在工作中所养成的编程思维。

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