spring为什么要使用三级缓存来解决循环依赖

出现循环依赖的原因

AService依赖BService

@Service("aService")
public class AService {
    @Autowired
    BService bService;
}

BService依赖AService

@Service("bService")
public class BService {
    @Autowired
    AService aService;
}

此时就出现了循环依赖

想要搞明白循环依赖，首先要先搞清楚bean的生命周期：SpringBean生命周期-CSDN博客

AService Bean的创建流程

AService创建（doCreateBean方法）的生命周期
0. creatingSet("aService") // 将aService放入 this.singletonsCurrentlyInCreation中 表示aService正在创建中

1．创建一个AService普通对象--->singletonFactories<aService，lambda> // 通过反射创建普通对象 然后将普通对象和BeanDefinition通过一个lambda放入singletonFactories三级缓存中（该lambda会去判断是否需要进行aop等代理操作，如果没有出现循环依赖就不需要执行lambda中的内容），用于在出现循环依赖的情况下便于二级缓存拿到普通对象

boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
				isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
		if (earlySingletonExposure) {
			if (logger.isTraceEnabled()) {
				logger.trace("Eagerly caching bean '" + beanName +
						"' to allow for resolving potential circular references");
			}
			// 循环依赖-添加到三级缓存
			addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
		}

2．填充bService属性--->去单例池中找BService对象--->创建BService的Bean对象

3. 填充其他属性

4.其他操怍 （完成属性依赖后，继续执行初始化前(被@PostConstruct注解修饰的方法)和初始化中(实现了InitializingBean接口并重写afterPropertiesSet())的相关操作）

5．初始化后(AOP)--->如何判断之前是否有过aop呢？ earlyProxyReferences这个map会存储执行过aop操作的bean

5.5 在earlySingleonObjects中找到aService对象，让该对象引用完整的AService

if (earlySingletonExposure) {
            // 会从earlyProxyReferences中获取之前创建的aService对象
			Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
			if (earlySingletonReference != null) {
				if (exposedObject == bean) {
                    // 赋值
					exposedObject = earlySingletonReference;
				}

6．放入单例池

BService Bean的创建流程

1．创建一个BService普通对象

2．填充aService属性--->去单例池中找AService对象-->creatingSet-->出现了循环依赖-去二级缓存中找->earlySingletonObjects--没找着，接着去三级缓存中去找->singletonFactories--找到后调用存放的lambda表达式->lambda-在lambda中会进行判断AService对象是否使用了aop，如果使用了则会执行代理相关操作，如果没有则不执行->AService代理对象-然后将代理的对象或者实例对象放入二级缓存中，并且删除三级缓存中的该实例->earlySingletonObjects

3．填充其他属性

4．其他操作

5．初始化后

6．放入单例池

循环依赖情况下AService如何感知是否已经进行了aop代理操作

在出现了循环依赖的情况下如果aService需要进行aop操作，在bService已经对aService进行了aop操作的情况下，aService在走到初始化后的aop操作时不应该进行aop操作，那么aService是如何知道bService已经对aService进行了aop操作的呢？

// 两个方法都在AbstractAutoProxyCreator类中，比较两个方法可以

	// bService去三级缓存中调用lambda中存放的方法，在对aService执行aop相关操作之前会先把该对象存入earlyProxyReferences中
	@Override
	public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
		Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
		this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
		// wrapIfNecessary执行aop相关操作
		return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
	}
	
	
		// aService初始化后 ，在执行aop相关操作之前会先判断earlyProxyReferences中是否有该bean，如果有表示执行过aop，就不需要在执行了
		@Override
	public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) {
		if (bean != null) {
			Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
			if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {
			// wrapIfNecessary执行aop相关操作
				return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
			}
		}
		return bean;
	}

三级缓存总结

1.单例池 singleonObjects：

作用获取已经创建好的bean对象不需要重复生成

2.第二级缓存 earlySingleonObjects：

作用，再出现循环依赖的情况下，如果AService不仅依赖了BService还依赖了CService，而且CService也依赖了AService，

如果没有二级缓存只有三级缓存时，如果是没有aop相关操作的话就没有问题，如果aop操作的话就会出现在BService获取了AService的代理对象后，CService还要重新获取AService代理对象，就会出现B和C依赖的AService不是同一个的情况，为了保证不重复去生产bean保证单例所有需要earlySingleonObjects二级缓存

3.第三级缓存 singletonFactories：

三级缓存的作用是让spring解决循环依赖变得更见方便一点，如果没有第三级缓存，那么当出现循环依赖时，无法拿到被依赖的对象实例。
如果三级缓存不是使用lambda的形式，没有存入普通对象和BeanDefinition，只存了普通实例对象的话，如果该普通对象初始化后需要进行aop(需要aop就需要代理操作，进行代理操作就会产生代理对象，那么就会发生不是同一个对象的情况)操作的话又会出现问题，相似的如果存入的都是代理的对象不仅浪费极大的性能，而且bean对象也不都是需要进行aop操作的，又会出现不是同一个对象的情况

spring三级缓存中最终打破循环的缓存就是第三级缓存

@Async注解对循环循环依赖的影响

@Service("aService")
public class AService {
    @Autowired
    BService bService;

    @Async
    public void test(){
    System.out.println(bService.toString);    
    }
}

如果AService存在循环依赖和aop相关操作的情况下，AService中的方法还使用了@Async异步注解，那么就会报错

 Error creating bean with name 'testBeanLifecycle': Unsatisfied dependency expressed through field 'testBeanLifecycleServiceImpl'; nested exception is org.springframework.beans.factory.BeanCurrentlyInCreationException: Error creating bean with name 'testBeanLifecycleServiceImpl': Bean with name 'testBeanLifecycleServiceImpl' has been injected into other beans [BServiceImpl] in its raw version as part of a circular reference, but has eventually been wrapped. This means that said other beans do not use the final version of the bean. This is often the result of over-eager type matching - consider using 'getBeanNamesForType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.
 

原因是被@Async注解注释的方法和aop切入的方法相同，都有一个对应的BeanPostProcessor来处理

	@Override
	public Object applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(Object existingBean, String beanName)
			throws BeansException {

		Object result = existingBean;
		for (BeanPostProcessor processor : getBeanPostProcessors()) {
            // Bean初始化后会执行所有相关的BeanPostProcessor 包括aop和@Async
			Object current = processor.postProcessAfterInitialization(result, beanName);
			if (current == null) {
				return result;
			}
			result = current;
		}
		return result;
	}

但是和aop的postProcessAfterInitialization方法不同，@Async对应的BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization()并不会判断之前是否执行过代理操作，

    // @Async相关的BeanPostProcessor 
	@Override
	public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) {
		if (this.advisor == null || bean instanceof AopInfrastructureBean) {
			// Ignore AOP infrastructure such as scoped proxies.
			return bean;
		}

		if (bean instanceof Advised) {
			Advised advised = (Advised) bean;
			if (!advised.isFrozen() && isEligible(AopUtils.getTargetClass(bean))) {
				// Add our local Advisor to the existing proxy's Advisor chain...
				if (this.beforeExistingAdvisors) {
					advised.addAdvisor(0, this.advisor);
				}
				else {
					advised.addAdvisor(this.advisor);
				}
				return bean;
			}
		}

		if (isEligible(bean, beanName)) {
			ProxyFactory proxyFactory = prepareProxyFactory(bean, beanName);
			if (!proxyFactory.isProxyTargetClass()) {
				evaluateProxyInterfaces(bean.getClass(), proxyFactory);
			}
			proxyFactory.addAdvisor(this.advisor);
			customizeProxyFactory(proxyFactory);

			// Use original ClassLoader if bean class not locally loaded in overriding class loader
			ClassLoader classLoader = getProxyClassLoader();
			if (classLoader instanceof SmartClassLoader && classLoader != bean.getClass().getClassLoader()) {
				classLoader = ((SmartClassLoader) classLoader).getOriginalClassLoader();
			}
			return proxyFactory.getProxy(classLoader);
		}

		// No proxy needed.
		return bean;
	}

所以在执行到Async对应的postProcessAfterInitialization时就会又创建一个代理对象，此时代理对象不止一个，Bean判断不是同一个Bean，并且有别的Bean依赖该Bean，抛出异常。

		if (earlySingletonExposure) {
			Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
			if (earlySingletonReference != null) {
                // 和之前三级缓存中使用lambda表达式创建的普通bean对象不是同一个，进入else
				if (exposedObject == bean) {
					exposedObject = earlySingletonReference;
				}
				else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
					String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
					Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet<>(dependentBeans.length);
					for (String dependentBean : dependentBeans) {
						if (!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {
							actualDependentBeans.add(dependentBean);
						}
					}
					if (!actualDependentBeans.isEmpty()) {
                    // 有依赖该Bean的Bean，但是Bean不相同，抛出异常
						throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName,
								"Bean with name '" + beanName + "' has been injected into other beans [" +
								StringUtils.collectionToCommaDelimitedString(actualDependentBeans) +
								"] in its raw version as part of a circular reference, but has eventually been " +
								"wrapped. This means that said other beans do not use the final version of the " +
								"bean. This is often the result of over-eager type matching - consider using " +
								"'getBeanNamesForType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.");
					}
				}
			}
		}

解决方式

@Service("aService")
public class AService {
    @Autowired
    @Lazy
    BService bService;

    @Async
    public void test(){
    System.out.println(bService.toString);    
    }
}

给BService加上@Lazy注解，被@Lazy注解修饰的变量不会立即开始依赖注入，而是直接创建一个代理对象，在该实例被真正调用时才进行注入操作。但是此时AService已经完成了创建，不再有循环依赖的情况发生。

构造方法注入的循环依赖

@Service("aService")
public class AService {
    
    BService bService;

    public AService(BService bService){
        this.bService = bService;
    }
}

@Service("bService")
public class BService {
    
    AService aService;

    public BService (AService aService){
        this.aService= aService;
    }
}

使用构造器注入发生的循环依赖，spring本身是没有办法处理的

因为spring Bean的创建第一步就是通过构造器来创建普通对象的，此时构造器发生了循环依赖，就没办法创建普通对象了 也就没有后续的将普通对象存入缓存的操作了。

解决方法

解决方法和@Async的解决方案一致，给其中一个构造器上加上@Lazy注解，直接创建代理对象就可以跳出循环依赖。

非单例模式的循环依赖问题

非单例模式下的循环依赖由于创建Bean的过程中不再有三级缓存，没有存放普通对象的地方，所以非单例模式下的循环依赖Spring没有办法解决。

解决方法

和之前一样加上@Lazy注解即可。

@Service("aService")
@Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
public class AService {
    @Autowired
    BService bService;
}

@Service("bService")
@Scope(ConfigurableBeanFactory.SCOPE_PROTOTYPE)
public class BService {
    @Autowired
    @Lazy
    AService aService;
}