测试的Springboot版本: 2.6.4,禁止了循环依赖,但是可以通过application.yml开启(哈哈)

@Lazy注解解决循环依赖

情况一:只有简单属性关系的循环依赖

涉及的Bean:

  • ASerivce及其实现类ASerivceImpl
  • BSerivce及其实现类BSerivceImpl

com.example.demo.service.AService

package com.example.demo.service;

public interface AService {
void zaWaLuDo();
}

com.example.demo.service.impl.AServiceImpl

package com.example.demo.service.impl;

import com.example.demo.service.AService;
import com.example.demo.service.BService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service; @Service
public class AServiceImpl implements AService { @Autowired
public BService bService; @Override
public void zaWaLuDo(){
System.out.println("ToKiOToMaLei!");
}
}

com.example.demo.service.BService

package com.example.demo.service;

public interface BService {

}

com.example.demo.service.impl.BServiceImpl

package com.example.demo.service.impl;

import com.example.demo.service.AService;
import com.example.demo.service.BService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service; @Service
public class BServiceImpl implements BService {
@Autowired
public AService aService;
}

此时ASerivceBService构成循环依赖的关系:

测试类:com.example.demo.service.AServiceTest

package com.example.demo.service;

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest; @SpringBootTest
class AServiceTest {
@Autowired
AService aService; @Test
public void test(){
aService.zaWaLuDo();
} }

此时运行test方法,将会报错:

java.lang.IllegalStateException: Failed to load ApplicationContext

	at org.springframework.test.context.cache.DefaultCacheAwareContextLoaderDelegate.loadContext(DefaultCacheAwareContextLoaderDelegate.java:132)
at org.springframework.test.context.support.DefaultTestContext.getApplicationContext(DefaultTestContext.java:124)
at org.springframework.test.context.support.DependencyInjectionTestExecutionListener.injectDependencies(DependencyInjectionTestExecutionListener.java:118)
at org.springframework.test.context.support.DependencyInjectionTestExecutionListener.prepareTestInstance(DependencyInjectionTestExecutionListener.java:83)
at org.springframework.boot.test.autoconfigure.SpringBootDependencyInjectionTestExecutionListener.prepareTestInstance(SpringBootDependencyInjectionTestExecutionListener.java:43)
at org.springframework.test.context.TestContextManager.prepareTestInstance(TestContextManager.java:248)
at org.springframework.test.context.junit.jupiter.SpringExtension.postProcessTestInstance(SpringExtension.java:138)
at org.junit.jupiter.engine.descriptor.ClassBasedTestDescriptor.lambda$invokeTestInstancePostProcessors$8(ClassBasedTestDescriptor.java:363)
at org.junit.jupiter.engine.descriptor.ClassBasedTestDescriptor.executeAndMaskThrowable(ClassBasedTestDescriptor.java:368)
at org.junit.jupiter.engine.descriptor.ClassBasedTestDescriptor.lambda$invokeTestInstancePostProcessors$9(ClassBasedTestDescriptor.java:363)
......省略.....
Caused by: org.springframework.beans.factory.UnsatisfiedDependencyException: Error creating bean with name 'AServiceImpl': Unsatisfied dependency expressed through field 'bService'; nested exception is org.springframework.beans.factory.UnsatisfiedDependencyException: Error creating bean with name 'BServiceImpl': Unsatisfied dependency expressed through field 'aService'; nested exception is org.springframework.beans.factory.BeanCurrentlyInCreationException: Error creating bean with name 'AServiceImpl': Requested bean is currently in creation: Is there an unresolvable circular reference?
at org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor$AutowiredFieldElement.resolveFieldValue(AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.java:659)
at org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor$AutowiredFieldElement.inject(AutowiredAnnotationBeanPostProcessor.java:639)
at org.springframework.beans.factory.annotation.InjectionMetadata.inject(InjectionMetadata.java:119)

最重要的一句应该是:

美观处理过:
Caused by: org.springframework.beans.factory.UnsatisfiedDependencyException:
Error creating bean with name 'AServiceImpl': Unsatisfied dependency expressed through field 'bService';
nested exception is org.springframework.beans.factory.UnsatisfiedDependencyException:
Error creating bean with name 'BServiceImpl': Unsatisfied dependency expressed through field 'aService';
nested exception is org.springframework.beans.factory.BeanCurrentlyInCreationException:
Error creating bean with name 'AServiceImpl': Requested bean is currently in creation:
Is there an unresolvable circular reference?

Spring提醒我们可能存在circular reference,就是大名鼎鼎的循环依赖。

解决办法

在其中任意一个属性注入@Autowired上加入懒加载@Lazy即可跑通,比如在AService的实现类中加入:

package com.example.demo.service.impl;

import com.example.demo.service.AService;
import com.example.demo.service.BService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Lazy;
import org.springframework.stereotype.Service; @Service
public class AServiceImpl implements AService { @Autowired
@Lazy //懒加载
public BService bService; @Override
public void zaWaLuDo(){
System.out.println("ToKiOToMaLei!");
}
}

此时,运行测试方法test()的运行结果就是:

ToKiOToMaLei!

说明aService.zaWaLuDo()方法执行成功

源码分析

参考:https://www.zhihu.com/question/438247718

主要是靠Spring中(人为定义)的三级缓存有关:

org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton(java.lang.String, boolean)

第一级缓存:**Map<String, Object> singletonObjects**

第一级缓存的作用?

  • 用于存储单例模式下创建的Bean实例(已经创建完毕)。
  • 该缓存是对外使用的,指的就是使用Spring框架的程序员。

存储什么数据?

  • K:bean的名称
  • V:bean的实例对象, 或者说:“成品”对象(有代理对象则指的是代理对象,已经创建完毕)

第二级缓存:**Map<String, Object> earlySingletonObjects**

第二级缓存的作用?

  • 用于存储单例模式下创建的Bean实例(该Bean被提前暴露的引用,该Bean还在创建中)。
  • 该缓存是对内使用的,指的就是Spring框架内部逻辑使用该缓存。

存储的数据:

  • K:bean的名称
  • V:bean的实例对象,“半成品”对象(有代理对象则指的是代理对象,该Bean还在创建中)

第三级缓存:**Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories**

第三级缓存的作用?

  • 通过ObjectFactory对象来存储单例模式下提前暴露的Bean实例的引用(正在创建中)。
  • 该缓存是对内使用的,指的就是Spring框架内部逻辑使用该缓存。
  • 此缓存是解决循环依赖最大的功臣

存储什么数据?

  • K:bean的名称
  • V:ObjectFactory,该对象持有提前暴露的bean的引用

一、注入AService时,首先进入org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#doGetBean:

				// Create bean instance.
if (mbd.isSingleton()) {
sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
try {
return createBean(beanName, mbd, args);
}
...
}

看看getSingleton方法的原型,org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton(java.lang.String, org.springframework.beans.factory.ObjectFactory<?>)

public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory)

所以此时doGetBean方法会进入lambda方法中的,调用createBean方法来得到一个ObjectFactory

接着我们进入到org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactorydoCreateBean方法, 打上断点看看:

  1. beanName='AServiceImpl'的时候,先根据反射创建了一个Object类的AServiceImpl的bean,里面的BServicenull
protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args){
...省略...
Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance(); //ASericeImpl@4686
Class<?> beanType = instanceWrapper.getWrappedClass(); //beanType = "class com.example.demo.service.impl.AServiceImpl"
...省略...
}
  1. 判断该bean是否已经被提前暴露
protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
throws BeanCreationException {
...省略... //判断该bean是否已经被提前暴露
//Eagerly cache singletons to be able to resolve circular references
// even when triggered by lifecycle interfaces like BeanFactoryAware.
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
//如果是,就调用addSingletonFactory方法,
if (earlySingletonExposure) {
if (logger.isTraceEnabled()) {
logger.trace("Eagerly caching bean '" + beanName +
"' to allow for resolving potential circular references");
}
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}
...省略...
}
  1. 若没有被提前暴露,就进入到语句:
		// Initialize the bean instance.
Object exposedObject = bean;
try {
//调用populateBean方法后,AService中的BService属性就不再是null,而是一个$Proxy@4981$,
//应该是个代理的对象,解决注入的燃眉之急
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
//做一些初始化的操作
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}
  1. 将该bean暴露
		// Register bean as disposable.
try {
registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);
}
  1. 接着就将其返回
return exposedObject;

此时,exposedObject对象里的bService还是$Proxy$

二、回到org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#doGetBean方法:

				if (mbd.isSingleton()) {
sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
try {
//这时候回到了这里,lambda表达式会得到上面的exposedObject
return createBean(beanName, mbd, args);
}

此时会回到getSingleton方法中,进入getSingleton方法内部:

				try {
//其中的singletonFactory调用getObject就是lambda表达式返回的exposedObject,也就是里面的bService还是$Proxy$
singletonObject = singletonFactory.getObject();
//标记为新的单例bean
newSingleton = true;
}

最后我们看看,this.singletonObjects中的AService



可以看到用bService中注入了一个神秘的$Proxy$,然后写入了一级缓存中,经调试后发现是在getSingleton方法中,调用addSingleton方法写入的,这时候二级、三级缓存全程都没写入过数据。

				if (newSingleton) {
addSingleton(beanName, singletonObject);
}

三、回到test()方法:

    @Test
public void test(){
aService.zaWaLuDo();
}

此时,aService中的bService还是个&Proxy$



这时候继续就会正常执行aService.zaWaLuDo_()_,程序正常结束。

总结下就是这种情况下,aService会由doCreateBean方法创建,而bService是某种代理的东西存在其中。

四、我们改写一下两个Service,使AService需要调用BService的方法:

  1. AServiceImpl
package com.example.demo.service.impl;

import com.example.demo.service.AService;
import com.example.demo.service.BService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Lazy;
import org.springframework.stereotype.Service; @Service
public class AServiceImpl implements AService { @Autowired
@Lazy
public BService bService; @Override
public void zaWaLuDo(){
System.out.println("ToKiOToMaLei!");
bService.starPuLaXin();
}
}
  1. BServiceImpl
package com.example.demo.service.impl;

import com.example.demo.service.AService;
import com.example.demo.service.BService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service; @Service
public class BServiceImpl implements BService {
@Autowired
public AService aService; @Override
public void starPuLaXin() {
System.out.println("Za WaLuDo!");
}
}

我们先在执行aServuce,zaWaLuDo()之前打个断点看看此时的aService是什么情况:





可以看到跟上面的情况是一样的。

这个时候我们在org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#getBean(java.lang.String)方法打个断点看看,这时候会进入org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#doGetBean方法,执行:

		// Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
Object sharedInstance = getSingleton(beanName);

sharedInstance是这样的:



里面的bService还是一个$Proxy$,我们一直调试到getBean方法结束,他最终会进入到jdk代理org.springframework.aop.framework.JdkDynamicAopProxy中执行方法:

//方法参数
Object[] argsToUse = AopProxyUtils.adaptArgumentsIfNecessary(method, args);
//target根据参数argsToUse执行方法method的结果
retVal = AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(target, method, argsToUse);

于是就会执行结果:

ToKiOToMaLei!
Za WaLuDo!

五、研究一下aServicebService的注入过程,二者都会进入doCreateBean方法,aService会入上面的过程一样被创建,我们研究一下bService的创建过程,当执行到:

		try {
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}

执行完populateBean方法,exposedObject(即将成型的bService)就被注入了aService



但是这个aService中的bService实际上还只是个$Proxy$,在接下来的过程中,aService中的bService一直都还只是个$Proxy$,就像bService中的aService也一直都还是个$Proxy$,所以可以推断,这种情况下Spring不关心二者是否真的存了个“成品”对象,只是有个“半成品”对象利用通过jdk动态代理AOP执行bService的方法而已, 最终会到:org.springframework.aop.framework.JdkDynamicAopProxy#invoke中执行bService的方法.

情况二:构造器注入循环依赖示例

  • com.example.demo.service.CService
package com.example.demo.service;

public interface CService {
void goldExperience();
}
  • com.example.demo.service.DService
package com.example.demo.service;

public interface DService {
}
  • com.example.demo.service.impl.CServiceImpl
package com.example.demo.service.impl;

import com.example.demo.service.CService;
import com.example.demo.service.DService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service; @Service
public class CServiceImpl implements CService { private DService dService; @Autowired
public CServiceImpl(DService dService) {
this.dService = dService;
} @Override
public void goldExperience() {
System.out.println("MUDAMUDAMUDAMUDA!!!!");
}
}
  • com.example.demo.service.impl.DServiceImpl
package com.example.demo.service.impl;

import com.example.demo.service.CService;
import com.example.demo.service.DService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service; @Service
public class DServiceImpl implements DService {
private CService cService; @Autowired
public DServiceImpl(CService cService) {
this.cService = cService;
}
}
  • com.example.demo.service.CServiceTest
package com.example.demo.service;

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest; import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*; @SpringBootTest
class CServiceTest {
@Autowired
CService cService; @Test
public void test(){
cService.goldExperience();
}
}

运行测试方法,同样报循环依赖的错误。

解决方法

在参数里添加@Lazy方法:

package com.example.demo.service.impl;

import com.example.demo.service.CService;
import com.example.demo.service.DService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Lazy;
import org.springframework.stereotype.Service; @Service
public class CServiceImpl implements CService { private DService dService; @Autowired
public CServiceImpl(@Lazy DService dService) { //参数上添加了@Lazy方法
this.dService = dService;
} @Override
public void goldExperience() {
System.out.println("MUDAMUDAMUDAMUDA!!!!");
}
}

源码分析

跟情况一一样,也是通过注入一个"假"的对象解决:



将代码改成情况一的调用dService的方法也是通过jdk动态代理AOP解决。

Springboot解决循环依赖的源码阅读

application.yml中开启:

spring:
main:
allow-circular-references: true

我们先调试一下看看:



发现cService中的dService是货真价实的

我们尝试调试看看能不能搞清楚Springboot到底是怎么注入的,在老地方org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#getBean(java.lang.String)打个断点,研究一下dService是怎么做的:

	@Override
public Object getBean(String name) throws BeansException {
return doGetBean(name, null, null, false);
}

一直调试到org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor才终于有点眉目:

			if (value != null) {
ReflectionUtils.makeAccessible(field);
field.set(bean, value);
}

此时的各变量是这样的:



field.set(bean, value)方法内部是getFieldAccessor_(_obj_)_.set_(_obj, value_)_;后面的set_(_obj, value_)_就是已编译好的字节码了,执行下一步后,dService中缺乏的cService就有东西了,所以可以推测是一个写入过程。

我们看看其巨长无比的调用栈:



在这句所在的inject方法头部打个注解,看看有没有头绪,cService是从哪来的,重新启动一下



当创建dService时,会进入到该方法体,初始的时候value啥也没有,接着会进到:

...
value = resolveFieldValue(field, bean, beanName); //进入本句
...
if (value != null) {
ReflectionUtils.makeAccessible(field);
field.set(bean, value);
}

一直调用到org.springframework.beans.factory.config.DependencyDescriptor#resolveCandidate方法:

	public Object resolveCandidate(String beanName, Class<?> requiredType, BeanFactory beanFactory)
throws BeansException { return beanFactory.getBean(beanName); //beanName="CServiceImpl"
}

此时由进入到了老朋友org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#getBean(java.lang.String)方法中,返回了一个CServiceImpl对象给上面的resolveFieldValue(field, bean, beanName);接着就进入到field.set(bean, value);中将其注入,那么神奇的事情肯定是发生在beanFactory.getBean(beanName);

老办法,再打个断点,回到取CServiceImpl对象的时候看看:



接着他会进入老朋友org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#getBean(java.lang.String)方法中,我们step into,在执行完Object sharedInstance = getSingleton(beanName)后就有了CServiceImpl对象,只不过他的dService还是null:

protected <T> T doGetBean(
String name, @Nullable Class<T> requiredType, @Nullable Object[] args, boolean typeCheckOnly)
throws BeansException { String beanName = transformedBeanName(name);
Object beanInstance; // Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
....

最后还是会field.set(bean, value);dService先注入。

看到这里感觉非常混乱,感觉还是按那幅图来看吧:

  1. 在创建cService调用doCreateBean方法,执行了addSingletonFactory
{
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}
// Initialize the bean instance.
Object exposedObject = bean;
try {
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
}

三级缓存this.singletonFactories 中便存入了“半成品”对象的自己:

  1. cService执行到populateBean的时候,旋即进入到了dServicedoCreateBean
  2. dService通过addSingletonFactory也往三级缓存this.singletonFactories 中便存入了“半成品”对象的自己,此时c、d都在三级缓存this.singletonFactories里:

  3. dService执行了下一句,即populateBean之后,cService从三级缓存换入到了二级缓存this.earlySingletonObjects



    此时其内部的dService为空:

  4. 到这一步,我们再理清一下调用链:

    dService执行到getSingleton后:
// Create bean instance.
if (mbd.isSingleton()) {
sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
try {
return createBean(beanName, mbd, args);
}

getSingleton内部执行了addSingleton_(_beanName, singletonObject_)_之后,便把自己写入了三级缓存this.singletonObjects中,并把半成品的cService注入到自己中,形如:

  1. 之后就回到了cService->populateBean的执行,最终去到了field.set_(_bean, value_)_中,此时bean为cService, value为dService(内部的cServicedService仍未空),执行完之后,就链接上了!神奇!:
  2. cService ->populateBean执行结束后,回到cService -> doGetBean的执行,进行完cService -> getSingleton后,二级缓存this.earlySingletonObjects中的cService也移入了一级缓存this.singletonObjects之中:

    此时,基本上解决了循环引用的问题。

总结一下

  1. 我们认为一个对象的创建可分为两步:

    1. 实例化:可认为是一个在内存中划分空间的过程
    2. 初始化:为该对象的属性赋值的过程
  2. cService在创建的时候,先只进行了实例化,此时是一个“半成品”对象,写入三级缓存中存储;
  3. 旋即进行其所需要的dService对象的创建,而dService会进行实例化之后,也将“半成品”的自己写入三级缓存中,
  4. 此时cService会尝试进行初始化(为属性赋值),他需要写入dService,但事实上会为dService赋值为null,然后写入二级缓存,此时的cService仍然是个“半成品”。
  5. 接着又回到dService的创建,这时候他也会进行一个初始化,将二级队列中的完成了“假”的初始化的“半成品”对象cService,给自己所需的属性注入,完成了初始化过程,并写入了一级缓存。
  6. 然后就回到了cService还在进行中的创建过程,这个时候cService是个“假”的“半成品”,在二级缓存,而dService是个真的成品,他确实拥有了cService对象。
  7. cService这时候也会将一级缓存中的dService,一个真正完成了初始化的对象,注入到自己的属性中,这个时候二者终于完成了互相注入,cService也完成了初始化,进入了一级缓存,循环依赖得以解决。

为什么需要三级缓存?

我大概总结了一下流程:



可以看出,互相依赖的两个对象有三种状态:

  1. 只有“存在”,没有内部的“半成品”形态一对象
  2. 注入了“半成品”形态一对象的“半成品”形态二对象
  3. 注入了“半成品”形态二对象的完全体“成品”对象

因有客观上有三种状态的对象,所以才利用三级缓存来分别存储,比较科学的说明如下:

三级缓存

singletonObjects

一级缓存, Cache of singleton objects bean name --> bean instance。 存放完整对象。

earlySingletonObjects

二级缓存, Cache of early singleton objects bean name --> bean instance 提前曝光的BEAN缓存。 存放半成品对象。

singletonFactories

三级缓存, Cache of singleton factories bean name --> ObjectFactory。需要的对象被代理时,就必须使用三级缓存(否则二级就够了)。解决循环依赖中存在aop的问题 存放 lambda 表达式和对象名称的映射。

作者:JavaEdge

链接:https://www.zhihu.com/question/438247718/answer/2331910821

来源:知乎

著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

参考

  1. https://www.zhihu.com/question/438247718
  2. https://blog.csdn.net/qq_18298439/article/details/88818418

本文仅为分享学习经历,欢迎批评指正

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