Spring面试题之循环依赖与三级缓存

Spring的循环依赖问题

• 循环依赖图形说明：
  

• 循环依赖文字说明：
  循坏依赖问题产生的原因是，bean对象的创建实际上是细分为实例化，属性填充，初始化。创建A对象的时候，先实例化A对象，b = null，然后进行属性赋值，为A对象的b属性赋值。此时，由于Spring容器的对象默认是单例的，所以会优先去容器中选择b，如果找到了就直接赋值，没找到再创建。创建B对象的过程与创建A对象类似，在进行属性赋值的时候，去容器中查找a，但是没找到，所以创建A。整个程序进入了一个闭环，这就是我们说的循环依赖。

• 如何解决循环依赖问题？可能大家多多少少都知道spring的三级缓存机制，那么到底什么是三级缓存？

  

• 从源码中可以看到，一级缓存、二级缓存都是、三级缓存都是Map结构，且一级缓存与三集缓存用的是ConcurrentHashMap<>()，ConcurrentHashMap是一个线程安全的map，这里不做过多解释，有兴趣的可以去看我的这篇文章：JUC并发编程之集合安全问题

  • 一级缓存singletonObjects存放的是完整的bean对象，从该缓存中取出的bean可以直接使用
  • 二级缓存earlySingletonObjects存放的是不完整的对象，即已实例化但是未初始化的bean对象（不能直接使用），用于解决循坏依赖
  • 三集缓存singletonFactories，单例对象工厂的缓存，存放bean工厂对象，用于解决循环依赖，里面有一些lambda表达式。

• 那么缓存的放置时间和删除时间是在什么时候？

  • 三级缓存：在createBeanInstance之后，调用addSingletonFactory方法，将对象放入三级缓存
    

    细心的同学可能会发现，在执行完addSingletonFactory.put方法之后，还执行了earlySingletonObjects.remove，也就是把对象从二级缓存中删除，为什么二级缓存中也会有对象？现在为什么又要删掉？这里先留下一个小问题。

  • 二级缓存：第一次从三级缓存中确定对象是代理对象还是普通对象的时候，调用getSingleton，从三级缓存中取出对象并放入二级缓存，同时删除三级缓存
    

  • 一级缓存：生成完整对象之后，addSingleton，放到一级缓存，同时删除二三级缓存
    

• 下面我们通过一些面试题的回答，来解释三级缓存是如何解决循环依赖的

  

  问：Spring是如何解决循环依赖的？回答关键词：三级缓存，提前暴露对象，aop

  1. 先说明循环依赖问题，即形成闭环的原因：bean对象的创建细分为实例化，属性填充，初始化。
  2. 此时A对象实际上是存在的，只不过是一个只完成了实例化未完成初始化的不完整对象。而解决循坏依赖的核心在于将实例化和初始化分开操作，即提前暴露某个不完整对象的引用，在后期再进行赋值操作。
  3. 当所有的对象都完成实例化和初始化操作之后，还要把完整对象放到容器中，此时该对象在容器中存在两个状态：完整状态和实例化但未初始化状态，而且是同名的，为了避免调用时的错误，要分别用不同的map结构进行存储，也就是我们说的一级缓存和二级缓存。往一级缓存中存放完整的对象的时候，二级缓存中的同名不完整对象会被删除。同理，往二级缓存中存放不完整对象时，会将三级缓存中的同名对象删除。故对象的查找顺序是1，2，3。
  4. 三级缓存的value类型是ObjectFactory，是一个函数式接口，存在的意义是保证容器在运行过程中的任何时候都只有一个同名的bean对象供外部调用

  问：如果只有一级缓存行不行？

  • 不行，因为完整对象和不完整的对象会放到一个map中，在进行对象获取的时候有可能获取到不完整对象，这样的对象是无法使用的

  问：如果只有二级缓存行不行？

  • 虽然只有二级缓存的时候也可以解决循环依赖问题，但是在添加aop的实现之后，报错：This means that said other beans do not user final version of the bean（没有使用最终版本的bean对象）

  问：为什么需要三级缓存？（三级缓存的作用？）

  1. 如果一个对象需要被代理，在生成代理对象之前，一定要先生成一个普通的非代理对象（底层源码中生成代理对象的方法要传入一个bean对象）

     这也是上面遗留问题的答案，为什么二级缓存中会有对象。移除二级缓存中对象的原因如3所说，要让代理对象覆盖非代理对象。

  2. 普通对象和代理对象不能同时出现在容器中，因此当一个对象需要被代理的时候，就要使用代理对象覆盖普通对象。通过getEarlyBeanReference来执行对象的覆盖过程。

     只要搞清楚这个方法的具体执行逻辑即可，doCreateBean方法中有这样一段代码
     
     在当前方法中，有可能会用代理对象替换非代理对象，如果没有三级缓存，就无法得到代理对象。换句话说，在整个容器中，包含了同名对象的代理对象和非代理对象，这是不合理的。容器中，对象都是单例的，意味着根据名称只能获取一个对象的值，此时同时存在两个对象的话，使用的时候无法判读取哪一个。谁也无法确认什么时候会调用当前对象，是在其他对象的执行过程中进行调用的，而不是人为指定的。所以必须要保证容器中任何时候都只有一个同名的对象供外部调用， 在三级缓存中，完成了一件事：让代理对象替换非代理对象的工作，确定返回的是唯一的对象

  3. 因此所有的bean对象在创建的时候都要优先放在三级缓存中，在后续的使用过程中，如果需要被代理则返回代理对象；否则，返回普通对象。

  4. 三级缓存是为了解决在aop代理过程中产生的循环依赖问题，如果没有aop的话，二级缓存足以解决循环依赖问题

     • 其实相当于是一个回调机制，当需要使用当前对象时，会判断此对象是否需要被代理实现，需要的话直接替换，不需要的话直接返回原生对象
     • spring是一个框架，跟业务完全无关，也不知道我们会不会使用aop。所以spring会走一个总体的流程，如果使用了aop就处理，没有使用就直接返回，不会有其他影响。

以上就是我自己对spring循坏依赖与三级缓存的理解，如果有错误的地方，希望大家指正。