Spring當中迴圈依賴很少有人講，今天一起來學習！

程式零世界發表於2020-07-19
Spring

網上關於Spring迴圈依賴的部落格太多了，有很多都分析的很深入，寫的很用心，甚至還畫了時序圖、流程圖幫助讀者理解，我看了後，感覺自己是懂了，但是閉上眼睛，總覺得還沒有完全理解，總覺得還有一兩個坎過不去，對我這種有點笨的人來說，真的好難。當時，我就在想，如果哪一天，我理解了Spring迴圈依賴，一定要用自己的方式寫篇部落格，幫助大家更好的理解，等我理解後，一直在構思，到底怎麼應該寫，才能更通俗易懂，就在前幾天，我想通了，這麼寫應該更通俗易懂。在寫本篇部落格之前，我翻閱了好多關於Spring迴圈依賴的部落格，網上應該還沒有像我這樣講解的，現在就讓我們開始把。

什麼是迴圈依賴

一言以蔽之：兩者相互依賴。

在開發中，可能經常出現這種情況，只是我們平時並沒有注意到原來我們寫的兩個類、甚至多個類相互依賴了，為什麼注意不到呢？當然是因為沒有報錯，而且一點問題都木有，如果報錯了，或者產生了問題，我們還會注意不到嗎？這一切都是Spring的功勞，它在後面默默的為我們解決了迴圈依賴的問題。

如下所示：

@Configuration
@ComponentScan
public class AppConfig {
}

@Service
public class AuthorService {
    @Autowired
    BookService bookService;
}

@Service
public class BookService {
    @Autowired
    AuthorService authorService;
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext annotationConfigApplicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);

        BookService bookService = (BookService) annotationConfigApplicationContext.getBean("bookService");
        System.out.println(bookService.authorService);

        AuthorService authorService = (AuthorService) annotationConfigApplicationContext.getBean("authorService");
        System.out.println(authorService.bookService);
    }
}

執行結果：

com.codebear.springcycle.AuthorService@63376bed
com.codebear.springcycle.BookService@4145bad8

可以看到BookService中需要AuthorService，AuthorService中需要BookService，類似於這樣的就叫迴圈依賴，但是神奇的是竟然一點問題沒有。

當然有些小夥伴可能get不到它的神奇之處，至於它的神奇之處在哪裡，我們放到後面再說。

任何迴圈依賴，Spring都能解決嗎

不行。

如果是原型 bean的迴圈依賴，Spring無法解決：

@Service
@Scope(BeanDefinition.SCOPE_PROTOTYPE)
public class BookService {
    @Autowired
    AuthorService authorService;
}
@Service
@Scope(BeanDefinition.SCOPE_PROTOTYPE)
public class AuthorService {
    @Autowired
    BookService bookService;
}

啟動後，令人恐懼的紅色字型在控制檯出現了：

image.png

如果是構造引數注入的迴圈依賴，Spring無法解決：

@Service
public class AuthorService {
    BookService bookService;

    public AuthorService(BookService bookService) {
        this.bookService = bookService;
    }
}

@Service
public class BookService {

    AuthorService authorService;

    public BookService(AuthorService authorService) {
        this.authorService = authorService;
    }
}

還是討厭的紅色字型：

image.png

迴圈依賴可以關閉嗎
可以，Spring提供了這個功能，我們需要這麼寫：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AnnotationConfigApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext();
        applicationContext.setAllowCircularReferences(false);
        applicationContext.register(AppConfig.class);
        applicationContext.refresh();
    }
}

再次執行，就報錯了：

image.png

需要注意的是，我們不能這麼寫：

AnnotationConfigApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);
applicationContext.setAllowCircularReferences(false);

如果你這麼寫，程式執行完第一行程式碼，整個Spring容器已經初始化完成了，你再設定不允許迴圈依賴，也於事無補了。

可以迴圈依賴的神奇之處在哪

有很多小夥伴可能並不覺得可以迴圈依賴有多麼神奇，那是因為不知道矛盾點在哪，接下來就來說說這個問題：
當beanA，beanB迴圈依賴：

建立beanA，發現依賴beanB；
建立beanB，發現依賴beanA；
建立beanA，發現依賴beanB；
建立beanB，發現依賴beanA。
...
好了，死迴圈了。
迴圈依賴的矛盾點就在於要建立beanA，它需要beanB，而建立beanB，又需要beanA，然後兩個bean都建立不出來。

如何簡單的解決迴圈依賴

如果你曾經看過Spring解決迴圈依賴的部落格，應該知道它其中有好幾個Map，一個Map放的是最完整的物件，稱為singletonObjects，一個Map放的是提前暴露出來的物件，稱為earlySingletonObjects。

在這裡，先要解釋下這兩個東西：

singletonObjects：單例池，其中存放的是經歷了Spring完整生命週期的bean，這裡面的bean的依賴都已經填充完畢了。
earlySingletonObjects：提前暴露出來的物件的map，其中存放的是剛剛建立出來的物件，沒有經歷Spring完整生命週期的bean，這裡面的bean的依賴還未填充完畢。
我們可以這麼做：

當我們建立完beanA，就把自己放到earlySingletonObjects，發現自己需要beanB，然後就去屁顛屁顛建立beanB；
當我們建立完beanB，就把自己放到earlySingletonObjects，發現自己需要beanA，然後就去屁顛屁顛建立beanA；
建立beanA前，先去earlySingletonObjects看一下，發現自己已經被建立出來了，把自己返回出去；
beanB拿到了beanA，beanB建立完畢，把自己放入singletonObjects；
beanA可以去singletonObjects拿到beanB了，beanA也建立完畢，把自己放到singletonObjects。
整個過程結束。
下面讓我們來實現這個功能：
首先，自定義一個註解，欄位上打上這個註解的，說明需要被Autowired：

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface CodeBearAutowired {
}

再建立兩個迴圈依賴的類：

public class OrderService {
    @CodeBearAutowired
    public UserService userService;
}
public class UserService {
    @CodeBearAutowired
    public OrderService orderService;
}

然後就是核心，建立物件，填充屬性，並解決Spring迴圈依賴的問題：

public class Cycle {
    // 單例池，裡面放的是完整的bean，已完成填充屬性
    private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>();

    // 存放的是提前暴露出來的bean，沒有經歷過spring完整的生命週期，沒有填充屬性
    private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>();

    // 在Spring中，這個map存放的是beanNam和beanDefinition的對映關係
    static Map<String, Class<?>> map = new HashMap<>();
    static {
        map.put("orderService", OrderService.class);
        map.put("userService", UserService.class);
    }
    // 如果先呼叫init方法，就是預載入，如果直接呼叫getBean就是懶載入，兩者的迴圈依賴問題都解決了
    public void init() {
        for (Map.Entry<String, Class<?>> stringClassEntry : map.entrySet()) {
            createBean(stringClassEntry.getKey());
        }
    }

    public Object getBean(String beanName) {
        // 嘗試從singletonObjects中取，
        Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
        if (singletonObject != null) {
            return singletonObject;
        }

        // 嘗試從earlySingletonObjects取
        singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
        if (singletonObject != null) {
            return singletonObject;
        }

        return createBean(beanName);
    }

    private Object createBean(String beanName) {
        Object singletonObject;

        try {
            // 建立物件
            singletonObject = map.get(beanName).getConstructor().newInstance();

            // 把沒有完成填充屬性的半成品 bean 放入earlySingletonObjects
            earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);

            // 填充屬性
            populateBean(singletonObject);

            // bean建立成功，放入singletonObjects
            this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject);

            return singletonObject;
        } catch (Exception ignore) {
        }
        return null;
    }

    private void populateBean(Object object) {
        Field[] fields = object.getClass().getDeclaredFields();
        for (Field field : fields) {
            if (field.getAnnotation(CodeBearAutowired.class) != null) {
                Object value = getBean(field.getName());
                try {
                    field.setAccessible(true);
                    field.set(object, value);
                } catch (IllegalAccessException ignored) {
                }
            }
        }
    }
}

預載入呼叫：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Cycle cycle = new Cycle();
        cycle.init();
        UserService userService = (UserService) cycle.getBean("userService");
        OrderService orderService = (OrderService) cycle.getBean("orderService");
        System.out.println(userService.orderService);
        System.out.println(orderService.userService);
    }
}

執行結果：

com.codebear.cycleeasy.OrderService@61baa894
com.codebear.cycleeasy.UserService@b065c63

懶載入呼叫：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Cycle cycle = new Cycle();
        UserService userService = (UserService) cycle.getBean("userService");
        OrderService orderService = (OrderService) cycle.getBean("orderService");
        System.out.println(userService.orderService);
        System.out.println(orderService.userService);
    }
}

執行結果：

com.codebear.cycleeasy.OrderService@61baa894
com.codebear.cycleeasy.UserService@b065c63

為什麼無法解決原型、構造方法注入的迴圈依賴

在上面，我們自己手寫了解決迴圈依賴的程式碼，可以看到，核心是利用一個map，來解決這個問題的，這個map就相當於快取。

為什麼可以這麼做，因為我們的bean是單例的，而且是欄位注入（setter注入）的，單例意味著只需要建立一次物件，後面就可以從快取中取出來，欄位注入，意味著我們無需呼叫構造方法進行注入。

如果是原型bean，那麼就意味著每次都要去建立物件，無法利用快取；
如果是構造方法注入，那麼就意味著需要呼叫構造方法注入，也無法利用快取。

需要aop怎麼辦？

我們上面的方案看起來很美好，但是還有一個問題，如果我們的bean建立出來，還要做一點加工，怎麼辦？也許，你沒有理解這句話的意思，再說的明白點，如果beanA和【beanB的代理物件】迴圈依賴，或者【beanA的代理物件】和beanB迴圈依賴，再或者【beanA的代理物件】和【beanB的代理物件】迴圈依賴，怎麼辦？

這裡說的建立代理物件僅僅是“加工”的其中一種可能。

遇到這種情況，我們總不能把建立完的物件直接扔到快取把？我們這麼做的話，如果【beanA的代理物件】和【beanB的代理物件】迴圈依賴，我們最終獲取的beanA中的beanB還是beanB，並非是beanB的代理物件。

聰明的你，一定在想，這還不簡單嗎：
我們建立完物件後，判斷這個物件是否需要代理，如果需要代理，建立代理物件，然後把代理物件放到earlySingletonObjects不就OJ8K了？
就像這樣：

private Object createBean(String beanName) {
Object singletonObject;

try {
    // 建立物件
    singletonObject = map.get(beanName).getConstructor().newInstance();

    // 建立bean的代理物件
    /**
     * if( 需要代理){
     *     singletonObject=建立代理物件;
     *
     * }
     */

    // 把沒有完成填充屬性的半成品 bean 放入earlySingletonObjects
    earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);

    // 填充屬性
    populateBean(singletonObject);

    // bean建立成功，放入singletonObjects
    this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject);

    return singletonObject;
} catch (Exception ignore) {
}
return null;

}

這確實可以，但是，這違反了Spring的初衷，Spring的初衷是希望在bean生命週期的最後幾步才去aop，如果像上面說的這麼做，就意味著一旦建立完物件，Spring就會去aop了，這就違反了Spring的初衷，所以Spring並沒有這麼做。

但是如果真的出現了aop bean迴圈依賴，就沒辦法了，只能先去aop，但是如果沒有出現迴圈依賴，Spring並不希望在這裡就進行aop，所以Spring引入了Map<String, ObjectFactory<?>>，ObjectFactory是一個函式式介面，可以理解為工廠方法，當建立完物件後，把【獲得這個物件的工廠方法】放入這個map，等真的發生迴圈依賴，就去執行這個【獲得這個物件的工廠方法】，獲取加工完成的物件。

下面直接放出程式碼：

public class Cycle {
    // 單例池，裡面放的是完整的bean，已完成填充屬性
    private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>();

    // 存放的是 加工bean的工廠方法
    private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>();

    // 存放的是提前暴露出來的bean，沒有經歷過spring完整的生命週期，沒有填充屬性
    private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>();

    private final Set<String> singletonsCurrentlyInCreation = new HashSet<>();

    static Map<String, Class<?>> map = new HashMap<>();

    static {
        map.put("orderService", OrderService.class);
        map.put("userService", UserService.class);
    }

    public void init() {
        for (Map.Entry<String, Class<?>> stringClassEntry : map.entrySet()) {
            createBean(stringClassEntry.getKey());
        }
    }

    private Object createBean(String beanName) {
        Object instance = null;
        try {
            instance = map.get(beanName).getConstructor().newInstance();
        } catch (Exception ex) {
        }


        Object finalInstance = instance;
        this.singletonFactories.put(beanName, () -> {
            // 建立代理物件
            return finalInstance;
        });

        populateBean(instance);

        this.singletonObjects.put(beanName, instance);
        return instance;
    }

    public Object getBean(String beanName) {
        // 嘗試從singletonObjects中取，
        Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
        if (singletonObject != null) {
            return singletonObject;
        }

        // 嘗試從earlySingletonObjects取
        singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
        if (singletonObject != null) {
            return singletonObject;
        }

        // 嘗試從singletonFactories取出工廠方法
        ObjectFactory<?> objectFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
        if (objectFactory != null) {
            singletonObject = objectFactory.getObject();
            this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
            return singletonObject;
        }

        return createBean(beanName);
    }

    private void populateBean(Object object) {
        Field[] fields = object.getClass().getDeclaredFields();
        for (Field field : fields) {
            if (field.getAnnotation(CodeBearAutowired.class) != null) {
                Object value = getBean(field.getName());
                try {
                    field.setAccessible(true);
                    field.set(object, value);
                } catch (IllegalAccessException ignored) {
                }
            }
        }
    }
}

呼叫方法：

 public static void main(String[] args) {
        Cycle cycle = new Cycle();
        cycle.init();
        System.out.println(((UserService) cycle.getBean("userService")).orderService);
        System.out.println(((OrderService) cycle.getBean("orderService")).userService);
    }

執行結果：

com.codebear.cycles.OrderService@49e4cb85
com.codebear.cycles.UserService@2133c8f8

二級快取能不能解決迴圈依賴，三級迴圈到底有什麼用？

我的觀點可能和網上的主流觀點有很大的出入，至於我的觀點是對是錯，請各位自行判斷。

二級快取可以解決迴圈依賴，哪怕aop bean迴圈依賴，上面我們已經提到了，我們可以建立完物件，直接建立代理物件，把代理物件放入二級快取，這樣我們從二級快取獲得的一定是aop bean，並非是bean本身。

三級快取有什麼用？網上的主流觀點是為了解決迴圈依賴，還有就是為了效率，為了解決迴圈依賴，我們上面已經討論過了，我的觀點是二級快取已經可以解決迴圈依賴了，下面就讓我們想想，和效率是否有關係？

我的觀點是沒有關係，理由如下：
我們把【獲得物件的工廠方法】放入了map

  • 如果沒有迴圈依賴，這個map根本沒有用到，和效率沒有關係；
  • 如果是普通bean迴圈依賴，三級快取直接返回了bean，和效率還是沒有關係；
  • 如果是aop bean迴圈依賴，如果沒有三級快取，直接建立代理物件，放入二級快取，如果有三級快取，還是需要建立代理物件，只是兩者的時機不同，和效率還是沒有關係。

有了這篇部落格的基礎，當你再看其他關於Spring迴圈依賴的部落格，應該會輕鬆的多，因為我們畢竟自己解決了迴圈依賴，Spring的迴圈依賴只是在我們之上做了進一步的封裝與改進。

最後

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作者： CodeBear
原文：https://0x9.me/EL7No

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