图解Spring解决循环依赖

小Hub领读:

Spring框架是所有java程序员都必须要懂的框架,都说ioc是核心,你知道如何解决循环依赖的问题么?看看这篇文章

作者:Vt

原文: https://juejin.im/post/5e927e…

前言

Spring如何解决的循环依赖,是近两年流行起来的一道 Java 面试题。

其实笔者本人对这类 框架源码 还是持一定的怀疑态度的。

如果笔者作为面试官,可能会问一些诸如 “如果注入的属性为 null ,你会从哪几个方向去排查” 这些 场景题

那么既然写了这篇文章,闲话少说,发车看看 Spring 是如何解决的循环依赖 ,以及带大家看清循环依赖的本质是什么。

正文

通常来说,如果问 Spring 内部如何解决循环依赖,一定是单默认的 单例 Bean 中,属性互相引用的场景。

比如几个 Bean 之间的互相引用:

图解Spring解决循环依赖

甚至自己 “循环” 依赖自己:

图解Spring解决循环依赖

先说明前提: 原型 (Prototype) 的场景是 不支持 循环依赖的,通常会走到 AbstractBeanFactory 类中下面的判断,抛出异常。

if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
  throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
}

原因很好理解,创建 新的 A 时,发现要注入 原型字段 B ,又创建 新的 B 发现要注入 原型字段 A

这就套娃了, 你猜是先 StackOverflow 还是 OutOfMemory

Spring 怕你不好猜,就先抛出了 BeanCurrentlyInCreationException 图解Spring解决循环依赖

基于构造器的循环依赖,就更不用说了, 官方文档 都摊牌了,你想让构造器注入支持循环依赖,是不存在的,不如把代码改了。

那么默认单例的属性注入场景, Spring 是如何支持循环依赖的?

Spring解决循环依赖

首先,Spring 内部维护了三个 Map ,也就是我们通常说的 三级缓存

笔者翻阅 Spring 文档倒是没有找到三级缓存的概念,可能也是本土为了方便理解的词汇。

在 Spring 的 DefaultSingletonBeanRegistry 类中,你会赫然发现类上方挂着这三个 Map:

  • singletonObjects 它是我们最熟悉的朋友,俗称 “ 单例池 ”“ 容器 ”,缓存创建完成单例 Bean 的地方。
  • singletonFactories 映射创建 Bean 的原始工厂
  • earlySingletonObjects 映射 Bean 的 早期 引用,也就是说在这个 Map 里的 Bean 不是完整的,甚至还不能称之为 “ Bean ”,只是一个 Instance .

后两个 Map 其实是 “ 垫脚石 ” 级别的,只是创建 Bean 的时候,用来借助了一下,创建完成就清掉了。

所以笔者前文对 “三级缓存” 这个词有些迷惑,可能是因为注释都是以 Cache of 开头吧。

为什么成为后两个 Map 为 垫脚石 ,假设最终放在 singletonObjects 的 Bean 是你想要的一杯 “_凉白开_”。

那么 Spring 准备了两个杯子,即 singletonFactoriesearlySingletonObjects 来回 “倒腾” 几番,把热水晾成“_凉白开_” 放到 singletonObjects 中。

闲话不说,都浓缩在图里。

图解Spring解决循环依赖

上面的是一张 GIF,如果你没看到可能还没加载出来。_三秒一帧,不是你电脑卡_。

笔者画了 17 张图 简化表述 了 Spring 的主要步骤,GIF 上方即是刚才提到的三级缓存,下方展示是 主要 的几个方法。

当然了,这个地步你肯定要结合 Spring 源码 来看,要不肯定看不懂。

如果你只是想大概了解,或者面试,可以先记住笔者上文提到的 “ 三级缓存 ”,以及下文即将要说的本质。

循环依赖的本质

上文了解完 Spring 如何处理循环依赖之后,让我们跳出 “ 阅读源码 ” 的思维,假设让你实现一个有以下特点的功能,你会怎么做?

  • 将指定的一些类实例为单例
  • 类中的字段也都实例为单例
  • 支持循环依赖

举个例子,假设有类 A:

public class A {
    private B b;
}

类 B:

public class B {
    private A a;
}

说白了让你 模仿 Spring假装 AB 是被 @Component 修饰,

并且类中的字段 假装 是 @Autowired 修饰的,处理完放到 Map 中。

其实非常简单,笔者写了一份粗糙的代码,可供参考:

    /**
     * 放置创建好的bean Map
     */
    private static Map<String, Object> cacheMap = new HashMap<>(2);

    public static void main(String[] args) {
        // 假装扫描出来的对象
        Class[] classes = {A.class, B.class};
        // 假装项目初始化实例化所有bean
        for (Class aClass : classes) {
            getBean(aClass);
        }
        // check
        System.out.println(getBean(B.class).getA() == getBean(A.class));
        System.out.println(getBean(A.class).getB() == getBean(B.class));
    }

    @SneakyThrows
    private static <T> T getBean(Class<T> beanClass) {
        // 本文用类名小写 简单代替bean的命名规则
        String beanName = beanClass.getSimpleName().toLowerCase();
        // 如果已经是一个bean,则直接返回
        if (cacheMap.containsKey(beanName)) {
            return (T) cacheMap.get(beanName);
        }
        // 将对象本身实例化
        Object object = beanClass.getDeclaredConstructor().newInstance();
        // 放入缓存
        cacheMap.put(beanName, object);
        // 把所有字段当成需要注入的bean,创建并注入到当前bean中
        Field[] fields = object.getClass().getDeclaredFields();
        for (Field field : fields) {
            field.setAccessible(true);
            // 获取需要注入字段的class
            Class<?> fieldClass = field.getType();
            String fieldBeanName = fieldClass.getSimpleName().toLowerCase();
            // 如果需要注入的bean,已经在缓存Map中,那么把缓存Map中的值注入到该field即可
            // 如果缓存没有 继续创建
            field.set(object, cacheMap.containsKey(fieldBeanName)
                    ? cacheMap.get(fieldBeanName) : getBean(fieldClass));
        }
        // 属性填充完成,返回
        return (T) object;
    }

这段代码的效果,其实就是处理了循环依赖,并且处理完成后,cacheMap 中放的就是完整的 “ Bean ” 了 图解Spring解决循环依赖

这就是 “ 循环依赖 ” 的本质,而不是 “Spring 如何解决循环依赖”。

之所以要举这个例子,是发现一小部分盆友陷入了 “ 阅读源码的泥潭 ”,而忘记了问题的本质。

为了看源码而看源码,结果一直看不懂,却忘了本质是什么。

如果真看不懂,不如先写出基础版本,逆推 Spring 为什么要这么实现,可能效果会更好。

what?问题的本质居然是 two sum!

看完笔者刚才的代码有没有似曾相识?没错,和 two sum 的解题是类似的。

不知道 two sum 是什么梗的,笔者和你介绍一下:

two sum是刷题网站 leetcode 序号为 1 的题,也就是大多人的算法入门的第一题。

常常被人调侃,有 算法面 的公司,被面试官钦定了,合的来。那就来一道 two sum 走走过场。

问题内容是:给定 一个数组 ,给定 一个数字 。返回数组中可以 相加得到指定数字 的两个 索引

比如:给定 nums = [2, 7, 11, 15], target = 9

那么要返回 [0, 1] ,因为 2 + 7 = 9

这道题的优解是,一次遍历 + HashMap:

class Solution {
    public int[] twoSum(int[] nums, int target) {
        Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            int complement = target - nums[i];
            if (map.containsKey(complement)) {
                return new int[] { map.get(complement), i };
            }
            map.put(nums[i], i);
        }
        throw new IllegalArgumentException("No two sum solution");
    }
}
//作者:LeetCode
//链接:https://leetcode-cn.com/problems/two-sum/solution/liang-shu-zhi-he-by-leetcode-2/
//来源:力扣(LeetCode)

先去 Map 中找 需要的数字 ,没有就将 当前的数字 保存在 Map 中,如果找到 需要的数字 ,则一起返回。

和笔者上面的代码是不是一样?

先去缓存里找 Bean ,没有则 实例化当前的 Bean 放到 Map,如果有需要 依赖 当前 Bean 的,就能从 Map 取到。

结尾

如果你是上文笔者提到的 “ 陷入阅读源码的泥潭 ” 的读者,上文应该可以帮助到你。

可能还有盆友有疑问,为什么一道 “ two-sum ”,Spring 处理的如此复杂?

这个想想 Spring 支持多少功能就知道了,各种实例方式.. 各种注入方式.. 各种 Bean 的加载,校验.. 各种 callback ,aop 处理等等..

Spring 可不只有 依赖注入 ,同样 Java 也不仅是 Spring 。如果我们陷入了某个 “牛角尖”,不妨跳出来看看,可能会更佳清晰哦。

原文 

https://segmentfault.com/a/1190000023003300

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