一、三種循環依賴的情況

• ①構造器的循環依賴：這種依賴spring是處理不了的，直接拋出BeanCurrentlylnCreationException異常。
• ②單例模式下的setter循環依賴：通過“三級緩存”處理循環依賴，能處理。
• ③非單例循環依賴：無法處理。原型(Prototype)的場景是不支持循環依賴的，通常會走到AbstractBeanFactory類中下面的判斷，拋出異常。

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

原因很好理解，創建新的A時，發現要注入原型字段B，又創建新的B發現要注入原型字段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

出現的背景：

• 比如幾個Bean之間的互相引用：
  
• 甚至自己“循環”依賴自己：
  

二、解決方案

首先，Spring內部維護了三個Map，也就是我們通常說的三級緩存。
筆者翻閱Spring文檔倒是沒有找到三級緩存的概念，可能也是本土為了方便理解的詞匯。
在Spring的DefaultSingletonBeanRegistry類中，你會赫然發現類上方掛著這三個Map：

• singletonObjects （一級緩存）它是我們最熟悉的朋友，俗稱“單例池”“容器”，緩存創建完成單例Bean的地方。
• earlySingletonObjects（二級緩存）映射Bean的早期引用，也就是說在這個Map里的Bean不是完整的，甚至還不能稱之為“Bean”，只是一個Instance.
• singletonFactories（三級緩存） 映射創建Bean的原始工廠
  

后兩個Map其實是“墊腳石”級別的，只是創建Bean的時候，用來借助了一下，創建完成就清掉了。那么Spring 是如何通過上面介紹的三級緩存來解決循環依賴的呢？這里只用 A，B 形成的循環依賴來舉例：

實例化 A，此時 A 還未完成屬性填充和初始化方法（@PostConstruct）的執行，A 只是一個半成品。

為 A 創建一個 Bean工廠，并放入到 singletonFactories 中。

發現 A 需要注入 B 對象，但是一級、二級、三級緩存均為發現對象 B。

實例化 B，此時 B 還未完成屬性填充和初始化方法（@PostConstruct）的執行，B 只是一個半成品。

為 B 創建一個 Bean工廠，并放入到 singletonFactories 中。

發現 B 需要注入 A 對象，此時在一級、二級未發現對象
A，但是在三級緩存中發現了對象 A，從三級緩存中得到對象 A，并將對象 A 放入二級緩存中，同時刪除三級緩存中的對象 A。（注意，此時的 A
還是一個半成品，并沒有完成屬性填充和執行初始化方法）

將對象 A 注入到對象 B 中。

對象 B 完成屬性填充，執行初始化方法，并放入到一級緩存中，同時刪除二級緩存中的對象 B。（此時對象 B 已經是一個成品）

對象 A 得到對象B，將對象 B 注入到對象 A 中。（對象 A 得到的是一個完整的對象 B）

對象 A完成屬性填充，執行初始化方法，并放入到一級緩存中，同時刪除二級緩存中的對象 A。

圖片來自
我們從源碼的角度來看一下這個過程:
創建 Bean 的方法在 AbstractAutowireCapableBeanFactory::doCreateBean()

protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, Object[] args) throws BeanCreationException {BeanWrapper instanceWrapper = null;if (instanceWrapper == null) {// ① 實例化對象instanceWrapper = this.createBeanInstance(beanName, mbd, args);}final Object bean = instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedInstance() : null;Class<?> beanType = instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedClass() : null;// ② 判斷是否允許提前暴露對象，如果允許，則直接添加一個 ObjectFactory 到三級緩存boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));if (earlySingletonExposure) {// 添加三級緩存的方法詳情在下方addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));}// ③ 填充屬性this.populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);// ④ 執行初始化方法，并創建代理exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);return exposedObject; }

添加三級緩存的方法如下：

protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {Assert.notNull(singletonFactory, "Singleton factory must not be null");synchronized (this.singletonObjects) {if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) { // 判斷一級緩存中不存在此對象this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory); // 添加至三級緩存this.earlySingletonObjects.remove(beanName); // 確保二級緩存沒有此對象this.registeredSingletons.add(beanName);}} }@FunctionalInterface public interface ObjectFactory<T> {T getObject() throws BeansException; }

通過這段代碼，我們可以知道 Spring 在實例化對象的之后，就會為其創建一個 Bean 工廠，并將此工廠加入到三級緩存中。
因此，Spring 一開始提前暴露的并不是實例化的 Bean，而是將 Bean 包裝起來的 ObjectFactory。為什么要這么做呢？
這實際上涉及到 AOP，如果創建的 Bean 是有代理的，那么注入的就應該是代理 Bean，而不是原始的 Bean。但是 Spring 一開始并不知道 Bean 是否會有循環依賴，通常情況下（沒有循環依賴的情況下），Spring 都會在完成填充屬性，并且執行完初始化方法之后再為其創建代理。但是，如果出現了循環依賴的話，Spring 就不得不為其提前創建代理對象，否則注入的就是一個原始對象，而不是代理對象。因此，這里就涉及到應該在哪里提前創建代理對象？
Spring 的做法就是在 ObjectFactory 中去提前創建代理對象。它會執行 getObject() 方法來獲取到 Bean。實際上，它真正執行的方法如下：

protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {Object exposedObject = bean;if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {if (bp instanceof SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) {SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;// 如果需要代理，這里會返回代理對象；否則返回原始對象exposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);}}}return exposedObject; }

因為提前進行了代理，避免對后面重復創建代理對象，會在 earlyProxyReferences 中記錄已被代理的對象。

public abstract class AbstractAutoProxyCreator extends ProxyProcessorSupportimplements SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor, BeanFactoryAware {@Overridepublic Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);// 記錄已被代理的對象this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);} }

通過上面的解析，我們可以知道 Spring 需要三級緩存的目的是為了在沒有循環依賴的情況下，延遲代理對象的創建，使 Bean 的創建符合 Spring 的設計原則。

• 如何獲取依賴

我們目前已經知道了 Spring 的三級依賴的作用，但是 Spring 在注入屬性的時候是如何去獲取依賴的呢？
他是通過一個getSingleton()方法去獲取所需要的 Bean 的。

protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {// 一級緩存Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {synchronized (this.singletonObjects) {// 二級緩存singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {// 三級緩存ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);if (singletonFactory != null) {// Bean 工廠中獲取 BeansingletonObject = singletonFactory.getObject();// 放入到二級緩存中this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);this.singletonFactories.remove(beanName);}}}}return singletonObject; }

當 Spring 為某個 Bean 填充屬性的時候，它首先會尋找需要注入對象的名稱，然后依次執行 getSingleton() 方法得到所需注入的對象，而獲取對象的過程就是先從一級緩存中獲取，一級緩存中沒有就從二級緩存中獲取，二級緩存中沒有就從三級緩存中獲取，如果三級緩存中也沒有，那么就會去執行 doCreateBean() 方法創建這個 Bean。

流程圖總結：

三、解決循環依賴必須要三級緩存嗎

我們現在已經知道，第三級緩存的目的是為了延遲代理對象的創建，因為如果沒有依賴循環的話，那么就不需要為其提前創建代理，可以將它延遲到初始化完成之后再創建。

既然目的只是延遲的話，那么我們是不是可以不延遲創建，而是在實例化完成之后，就為其創建代理對象，這樣我們就不需要第三級緩存了。因此，我們可以將addSingletonFactory() 方法進行改造。

protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {Assert.notNull(singletonFactory, "Singleton factory must not be null");synchronized (this.singletonObjects) {if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) { // 判斷一級緩存中不存在此對象object o = singletonFactory.getObject(); // 直接從工廠中獲取 Beanthis.earlySingletonObjects.put(beanName, o); // 添加至二級緩存中this.registeredSingletons.add(beanName);}} }

這樣的話，每次實例化完 Bean 之后就直接去創建代理對象，并添加到二級緩存中。測試結果是完全正常的，Spring 的初始化時間應該也是不會有太大的影響，因為如果 Bean 本身不需要代理的話，是直接返回原始 Bean 的，并不需要走復雜的創建代理 Bean 的流程。

• 結論

測試證明，二級緩存也是可以解決循環依賴的。為什么 Spring 不選擇二級緩存，而要額外多添加一層緩存呢？

如果 Spring 選擇二級緩存來解決循環依賴的話，那么就意味著所有 Bean 都需要在實例化完成之后就立馬為其創建代理，而Spring 的設計原則是在 Bean 初始化完成之后才為其創建代理。所以，Spring 選擇了三級緩存。但是因為循環依賴的出現，導致了 Spring 不得不提前去創建代理，因為如果不提前創建代理對象，那么注入的就是原始對象，這樣就會產生錯誤。

四、無法解決的循環依賴問題

在主bean中通過構造函數注入所依賴的bean。

如下controller為主bean，service為所依賴的bean：

@RestController public class AccountController {private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(AccountController.class);private AccountService accountService;// 構造函數依賴注入// 不管是否設置為required為true，都會出現循環依賴問題@Autowire// @Autowired(required = false)public AccountController(AccountService accountService) {this.accountService = accountService;}}@Service public class AccountService {private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(AccountService.class);// 屬性值依賴注入@Autowiredprivate AccountController accountController;}

啟動打印如下：

*************************** APPLICATION FAILED TO START ***************************Description:The dependencies of some of the beans in the application context form a cycle:┌─────┐ | accountController defined in file [/Users/xieyizun/study/personal-projects/easy-web/target/classes/com/yzxie/easy/log/web/controller/AccountController.class] ↑ ↓ | accountService (field private com.yzxie.easy.log.web.controller.AccountController com.yzxie.easy.log.web.service.AccountService.accountController) └─────┘

如果是在主bean中通過屬性值或者setter方法注入所依賴的bean，而在所依賴的bean使用了構造函數注入主bean對象，這種情況則不會出現循環依賴問題。

@RestController public class AccountController {private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(AccountController.class);// 屬性值注入@Autowiredprivate AccountService accountService;}@Service public class AccountService {private AccountController accountController;// 構造函數注入@Autowiredpublic AccountService(AccountController accountController) {this.accountController = accountController;}}

總結

• 當存在循環依賴時，主bean對象不能通過構造函數的方式注入所依賴的bean對象，而所依賴的bean對象則不受限制，即可以通過三種注入方式的任意一種注入主bean對象。
• 如果主bean對象通過構造函數方式注入所依賴的bean對象，則無論所依賴的bean對象通過何種方式注入主bean，都無法解決循環依賴問題，程序無法啟動。(其實在主bean加上@Lazy也能解決)

原因主要是主bean對象通過構造函數注入所依賴bean對象時，無法創建該所依賴的bean對象，獲取該所依賴bean對象的引用。因為如下代碼所示。
創建主bean對象，調用順序為：

1.調用構造函數，2. 放到三級緩存，3. 屬性賦值。其中調用構造函數時會觸發所依賴的bean對象的創建。 // bean對象實例創建的核心實現方法protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)throws BeanCreationException {// 省略其他代碼// 1. 調用構造函數創建該bean對象，若不存在構造函數注入，順利通過instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);// 2. 在singletonFactories緩存中，放入該bean對象，以便解決循環依賴問題addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));// 3. populateBean方法：bean對象的屬性賦值populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper); // 省略其他代碼return exposedObject;}

createBeanInstance是調用構造函數創建主bean對象，在里面會注入構造函數中所依賴的bean，而此時并沒有執行到addSingletonFactory方法來添加主bean對象的創建工廠到三級緩存singletonFactories中。故在createBeanInstance內部，注入和創建該主bean對象時，如果在構造函數中存在對其他bean對象的依賴，并且該bean對象也存在對主bean對象的依賴，則會出現循環依賴問題，原理如下：

主bean對象為A，A對象依賴于B對象，B對象也存在對A對象的依賴，創建A對象時，會觸發B對象的創建，則B無法通過三級緩存機制獲取主bean對象A的引用（即B如果通過構造函數注入A，則無法創建B對象；如果通過屬性注入或者setter方法注入A，則創建B對象后，對B對象進行屬性賦值，會卡在populateBean方法也無法返回）。 故無法創建主bean對象所依賴的B，創建主bean對象A時，createBeanInstance方法無法返回，出現代碼死鎖，程序報循環依賴錯誤。

注意：spring的循環依賴其實是可以關閉的，設置allowCircularReference=false
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參考文章

總結

以上是生活随笔為你收集整理的spring循环依赖及解决方法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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