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圖解Spring循環(huán)依賴，寫得太好了！
  •  正文
  •  Spring解決循環(huán)依賴
  •  循環(huán)依賴的本質(zhì)
  •  what？問題的本質(zhì)居然是two sum！
  •  結(jié)尾

Spring如何解決的循環(huán)依賴，是近兩年流行起來的一道Java面試題。

其實(shí)筆者本人對(duì)這類框架源碼題還是持一定的懷疑態(tài)度的。

如果筆者作為面試官，可能會(huì)問一些諸如“如果注入的屬性為null，你會(huì)從哪幾個(gè)方向去排查”這些場(chǎng)景題。

那么既然寫了這篇文章，閑話少說，發(fā)車看看Spring是如何解決的循環(huán)依賴，以及帶大家看清循環(huán)依賴的本質(zhì)是什么。

正文

通常來說，如果問Spring內(nèi)部如何解決循環(huán)依賴，一定是單默認(rèn)的單例Bean中，屬性互相引用的場(chǎng)景。比如幾個(gè)Bean之間的互相引用：

甚至自己“循環(huán)”依賴自己：

先說明前提：原型(Prototype)的場(chǎng)景是不支持循環(huán)依賴的，通常會(huì)走到AbstractBeanFactory類中下面的判斷，拋出異常。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) { 
    2. 
  
  
  
  
  2.   throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName); 
    3. 
  
  
  
  
  3. }
    4.

原因很好理解，創(chuàng)建新的A時(shí)，發(fā)現(xiàn)要注入原型字段B，又創(chuàng)建新的B發(fā)現(xiàn)要注入原型字段A...

這就套娃了, 你猜是先StackOverflow還是OutOfMemory？

Spring怕你不好猜，就先拋出了BeanCurrentlyInCreationException

image

基于構(gòu)造器的循環(huán)依賴，就更不用說了，官方文檔都攤牌了，你想讓構(gòu)造器注入支持循環(huán)依賴，是不存在的，不如把代碼改了。

那么默認(rèn)單例的屬性注入場(chǎng)景，Spring是如何支持循環(huán)依賴的？

Spring解決循環(huán)依賴

首先，Spring內(nèi)部維護(hù)了三個(gè)Map，也就是我們通常說的三級(jí)緩存。

筆者翻閱Spring文檔倒是沒有找到三級(jí)緩存的概念，可能也是本土為了方便理解的詞匯。

在Spring的DefaultSingletonBeanRegistry類中，你會(huì)赫然發(fā)現(xiàn)類上方掛著這三個(gè)Map：

  •  singletonObjects 它是我們最熟悉的朋友，俗稱“單例池”“容器”，緩存創(chuàng)建完成單例Bean的地方。
  •  singletonFactories 映射創(chuàng)建Bean的原始工廠
  •  earlySingletonObjects 映射Bean的早期引用，也就是說在這個(gè)Map里的Bean不是完整的，甚至還不能稱之為“Bean”，只是一個(gè)Instance.

后兩個(gè)Map其實(shí)是“墊腳石”級(jí)別的，只是創(chuàng)建Bean的時(shí)候，用來借助了一下，創(chuàng)建完成就清掉了。

所以筆者前文對(duì)“三級(jí)緩存”這個(gè)詞有些迷惑，可能是因?yàn)樽⑨尪际且訡ache of開頭吧。

為什么成為后兩個(gè)Map為墊腳石，假設(shè)最終放在singletonObjects的Bean是你想要的一杯“涼白開”。

那么Spring準(zhǔn)備了兩個(gè)杯子，即singletonFactories和earlySingletonObjects來回“倒騰”幾番，把熱水晾成“涼白開”放到singletonObjects中。

閑話不說，都濃縮在圖里。

上面的是一張GIF，如果你沒看到可能還沒加載出來。三秒一幀，不是你電腦卡。

筆者畫了17張圖簡(jiǎn)化表述了Spring的主要步驟，GIF上方即是剛才提到的三級(jí)緩存，下方展示是主要的幾個(gè)方法。

當(dāng)然了，這個(gè)地步你肯定要結(jié)合Spring源碼來看，要不肯定看不懂。

如果你只是想大概了解，或者面試，可以先記住筆者上文提到的“三級(jí)緩存”，以及下文即將要說的本質(zhì)。

循環(huán)依賴的本質(zhì)

上文了解完Spring如何處理循環(huán)依賴之后，讓我們跳出“閱讀源碼”的思維，假設(shè)讓你實(shí)現(xiàn)一個(gè)有以下特點(diǎn)的功能，你會(huì)怎么做？

  •  將指定的一些類實(shí)例為單例
  •  類中的字段也都實(shí)例為單例
  •  支持循環(huán)依賴

舉個(gè)例子，假設(shè)有類A：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. public class A { 
    2. 
  
  
  
  
  2.     private B b; 
    3. 
  
  
  
  
  3. } 
    4. 
  
  
  
  
  4. // 類B： 
    5. 
  
  
  
  
  5. public class B { 
    6. 
  
  
  
  
  6.     private A a; 
    7. 
  
  
  
  
  7. }
    8.

說白了讓你模仿Spring：假裝A和B是被@Component修飾， 并且類中的字段假裝是@Autowired修飾的，處理完放到Map中。其實(shí)非常簡(jiǎn)單，筆者寫了一份粗糙的代碼，可供參考：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. /** 
    2. 
  
  
  
  
  2.     * 放置創(chuàng)建好的bean Map 
    3. 
  
  
  
  
  3.     */
    4. 
  
  
  
  
  4.     private static Map cacheMap = new HashMap<>(2); 
    5. 
  
  
  
  
  5.    public static void main(String[] args) { 
    6. 
  
  
  
  
  6.        // 假裝掃描出來的對(duì)象 
    7. 
  
  
  
  
  7.        Class[] classes = {A.class, B.class}; 
    8. 
  
  
  
  
  8.        // 假裝項(xiàng)目初始化實(shí)例化所有bean 
    9. 
  
  
  
  
  9.        for (Class aClass : classes) { 
    10. 
  
  
  
  
  10.            getBean(aClass); 
    11. 
  
  
  
  
  11.        } 
    12. 
  
  
  
  
  12.        // check 
    13. 
  
  
  
  
  13.        System.out.println(getBean(B.class).getA() == getBean(A.class)); 
    14. 
  
  
  
  
  14.        System.out.println(getBean(A.class).getB() == getBean(B.class)); 
    15. 
  
  
  
  
  15.    } 
    16. 
  
  
  
  
  16.    @SneakyThrows 
    17. 
  
  
  
  
  17.    private static  T getBean(Class beanClass) { 
    18. 
  
  
  
  
  18.        // 本文用類名小寫 簡(jiǎn)單代替bean的命名規(guī)則 
    19. 
  
  
  
  
  19.        String beanName = beanClass.getSimpleName().toLowerCase(); 
    20. 
  
  
  
  
  20.        // 如果已經(jīng)是一個(gè)bean，則直接返回 
    21. 
  
  
  
  
  21.        if (cacheMap.containsKey(beanName)) { 
    22. 
  
  
  
  
  22.            return (T) cacheMap.get(beanName);         }
    23. 
  
  
  
  
  23. 
  
  
  
  
  24.        // 將對(duì)象本身實(shí)例化 
    25. 
  
  
  
  
  25.        Object object = beanClass.getDeclaredConstructor().newInstance(); 
    26. 
  
  
  
  
  26.        // 放入緩存 
    27. 
  
  
  
  
  27.        cacheMap.put(beanName, object); 
    28. 
  
  
  
  
  28.        // 把所有字段當(dāng)成需要注入的bean，創(chuàng)建并注入到當(dāng)前bean中 
    29. 
  
  
  
  
  29.        Field[] fields = object.getClass().getDeclaredFields(); 
    30. 
  
  
  
  
  30.        for (Field field : fields) { 
    31. 
  
  
  
  
  31.            field.setAccessible(true);
    32. 
  
  
  
  
  32.            // 獲取需要注入字段的class 
    33. 
  
  
  
  
  33.            Class fieldfieldClass = field.getType(); 
    34. 
  
  
  
  
  34.            String fieldBeanName = fieldClass.getSimpleName().toLowerCase(); 
    35. 
  
  
  
  
  35.            // 如果需要注入的bean，已經(jīng)在緩存Map中，那么把緩存Map中的值注入到該field即可 
    36. 
  
  
  
  
  36.            // 如果緩存沒有 繼續(xù)創(chuàng)建 
    37. 
  
  
  
  
  37.            field.set(object, cacheMap.containsKey(fieldBeanName) 
    38. 
  
  
  
  
  38.                    ? cacheMap.get(fieldBeanName) : getBean(fieldClass)); 
    39. 
  
  
  
  
  39.        } 
    40. 
  
  
  
  
  40.        // 屬性填充完成，返回 
    41. 
  
  
  
  
  41.        return (T) object; 
    42. 
  
  
  
  
  42.    }
    43.

這段代碼的效果，其實(shí)就是處理了循環(huán)依賴，并且處理完成后，cacheMap中放的就是完整的“Bean”了

這就是“循環(huán)依賴”的本質(zhì)，而不是“Spring如何解決循環(huán)依賴”。

之所以要舉這個(gè)例子，是發(fā)現(xiàn)一小部分盆友陷入了“閱讀源碼的泥潭”，而忘記了問題的本質(zhì)。

為了看源碼而看源碼，結(jié)果一直看不懂，卻忘了本質(zhì)是什么。如果真看不懂，不如先寫出基礎(chǔ)版本，逆推Spring為什么要這么實(shí)現(xiàn)，可能效果會(huì)更好。

what？問題的本質(zhì)居然是two sum！

看完筆者剛才的代碼有沒有似曾相識(shí)？沒錯(cuò)，和two sum的解題是類似的。不知道two sum是什么梗的，筆者和你介紹一下：two sum是刷題網(wǎng)站leetcode序號(hào)為1的題，也就是大多人的算法入門的第一題。常常被人調(diào)侃，有算法面的公司，被面試官欽定了，合的來。那就來一道two sum走走過場(chǎng)。問題內(nèi)容是：給定一個(gè)數(shù)組，給定一個(gè)數(shù)字。返回?cái)?shù)組中可以相加得到指定數(shù)字的兩個(gè)索引。比如：給定nums = [2, 7, 11, 15], target = 9 那么要返回 [0, 1]，因?yàn)? + 7 = 9這道題的優(yōu)解是，一次遍歷+HashMap：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. class Solution { 
    2. 
  
  
  
  
  2.     public int[] twoSum(int[] nums, int target) { 
    3. 
  
  
  
  
  3.         Map map = new HashMap<>(); 
    4. 
  
  
  
  
  4.         for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
    5. 
  
  
  
  
  5.              int complement = target - nums[i]; 
    6. 
  
  
  
  
  6.             if (map.containsKey(complement)) { 
    7. 
  
  
  
  
  7.                 return new int[] { map.get(complement), i }; 
    8. 
  
  
  
  
  8.             } 
    9. 
  
  
  
  
  9.             map.put(nums[i], i); 
    10. 
  
  
  
  
  10.         }
    11. 
  
  
  
  
  11.         throw new IllegalArgumentException("No two sum solution"); 
    12. 
  
  
  
  
  12.     } 
    13. 
  
  
  
  
  13. }
    14.

先去Map中找需要的數(shù)字，沒有就將當(dāng)前的數(shù)字保存在Map中，如果找到需要的數(shù)字，則一起返回。

和筆者上面的代碼是不是一樣？

先去緩存里找Bean，沒有則實(shí)例化當(dāng)前的Bean放到Map，如果有需要依賴當(dāng)前Bean的，就能從Map取到。

結(jié)尾

如果你是上文筆者提到的“陷入閱讀源碼的泥潭”的讀者，上文應(yīng)該可以幫助到你。

可能還有盆友有疑問，為什么一道“two-sum”，Spring處理的如此復(fù)雜？

這個(gè)想想Spring支持多少功能就知道了，各種實(shí)例方式..各種注入方式..各種Bean的加載，校驗(yàn)..各種callback，aop處理等等..

Spring可不只有依賴注入，同樣Java也不僅是Spring。如果我們陷入了某個(gè)“牛角尖”，不妨跳出來看看，可能會(huì)更佳清晰哦。


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