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Springboot Bean创建流程、三种Bean注入方式(构造器注入、字段注入、setter注入)、循坏依赖问题

文章目录

    • 1 Bean 创建流程
      • 1.1 Bean的扫描注册
      • 1.2 创建Bean的顺序
    • 2 三种Bean注入方式
      • 2.1 构造器注入 | Constructor Injection(推荐)
      • 2.2 字段注入 | Field Injection(常用)
      • 2.3 方法注入 | Setter Injection
      • 2.4 三种方式注入顺序
    • 3 循环依赖
      • 3.1 构造器注入
      • 3.2 字段/setter注入
      • 3.3 乱想:构造器+字段?
      • 3.4 解决方案

1 Bean 创建流程

简单来说,当容器里要放的Bean很多时,Spring会优先创建依赖最少的Bean。

1.1 Bean的扫描注册

Spring启动后首先会根据SpringbootApplication的包扫描配置扫描包里的所有文件,然后将使用了注解标记的类(如@Component、@Service、@Repository、@Configuration)作为组件注册到上下文中,同时解析这些组件之间的依赖关系。

1.2 创建Bean的顺序

组件之间的依赖关系通常会使用图/树结构来表示,如果BeanA依赖BeanB,那么BeanA是BeanB的父节点。在创建Bean的时候,Spring会优先选择树的叶子结点进行创建,因为它不存在依赖,然后再不断向上层进行创建,也就是自底向上创建,这样才能尽量确保在创建某个Bean时,它依赖的Bean已经存在。

在创建Bean的时候,Spring仍会检查它需要的依赖是否已经存在,如果存在则直接注入,如果依赖Bean还没创建,那么会去递归创建依赖的Bean,直到所有依赖都被创建,再创建当前Bean。

2 三种Bean注入方式

2.1 构造器注入 | Constructor Injection(推荐)

构造器注入是在组件的构造函数中注入所需的依赖,它是在Bean创建时就注入依赖,创建流程如1.2。

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;@Component
public class BeanA {private final BeanB beanB;private final BeanC beanC;public BeanA(BeanB beanB, BeanC beanC) {this.beanB = beanB;this.beanC = beanC;}// 其他方法...
}@Component
public class BeanB {// 其他方法...
}@Component
public class BeanC {// 其他方法...
}

使用构造器进行依赖注入时,依赖的对象通常会被声明为final,这样当对象创建后,依赖的Bean不会被改变,可以保证类的一致性。

这样注入的优势是能使Bean之间的依赖关系更加清楚,避免了字段注入可能存在的隐式依赖,如果存在问题(比如循环依赖)会在Spring初始化时就抛出异常,而不会等到执行时才出错。

需要注意的是不能显示提供无参构造函数,否则Spring会优先执行无参构造,导致所有依赖的Bean都为null,如果有多个构造函数,选择一个使用@Autowired注解,否则可能报错。

2.2 字段注入 | Field Injection(常用)

字段注入就是使用@Autowired注解自动注入依赖的Bean。它不会在构造函数中注入,而是通过反射在组件构造函数执行后才注入依赖Bean即Bean实例化完成后才注入依赖项)因此不能使用final修饰依赖Bean,因为使用final字段修饰的变量必须在声明时或在构造函数中初始化,而字段注入在构造函数之后执行。

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;@Component
public class BeanA {@Autowiredprivate BeanB beanB;
}@Component
public class BeanB {// 其他方法...
}

字段注入是开发时最常用的方式,但由于字段注入是在Bean实例后才注入,属于隐式依赖,所以可能会存在空指针问题,而这个问题只有当程序运行时才出现,因此有一定隐患,所以Spring官方更推荐构造器注入。

2.3 方法注入 | Setter Injection

和字段注入类似,只是需要写好一个setter函数,在setter中注入依赖,一个setter方法通常对应一个依赖,@Autowired注解写在setter方法上:

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;@Component
public class BeanA {private final BeanB beanB;private final BeanC beanC;@Autowiredpublic setBeanB(BeanB beanB) {this.beanB = beanB;}@Autowiredpublic setBeanC(BeanC beanC) {this.beanC = beanC;}

setter注入的优势是可以灵活注入bean,相比构造器一次性写入更加清晰一些,缺点和字段注入类似。

2.4 三种方式注入顺序

如果一个组件中同时存在以上三种注入方式,执行顺序是?

按照构造器注入–>字段注入–>方法注入的原则执行。

首先执行构造函数,注入在构造函数初始化的Bean。构造函数执行结束后,Spring将处理字段注入,然后在容器中查找并注入依赖Bean。最后如果存在带有@Autowired注解的setter方法,Spring会再调用这些方法注入依赖。

3 循环依赖

循环依赖指的是两个Bean之间互相需要对方作为成员变量,如BeanA需要注入BeanB,BeanB需要注入BeanA。

3.1 构造器注入

构造器注入时会通过构造函数注入所有必须的依赖,当两个组件BeanA和BeanB之间存在循坏依赖时,执行BeanA的构造函数需要注入BeanB(此时BeanA还未创建),由于BeanB还未生成,因此转而先创建BeanB,执行BeanB的构造函数,而BeanB同样需要注入BeanA,于是出现了死锁情况,两个Bean都无法创建,因此如果使用构造器注入而又出现循环依赖时,Spring会直接抛出BeanCurrentlyInCreationException异常。

3.2 字段/setter注入

使用字段/setter注入在循环依赖时不会抛出异常(但很容易出问题),主要是通过提前暴露Bean的方式来解决的。

因为在循环依赖的情况下,字段/setter注入会先创建当前对象的“代理”或“占位符”实例/引用(非完全实例,但可以拿来使用),然后通过反射等依赖对象存在后再注入依赖,因此不会在创建时出现死锁(没有循环等待),而构造器注入必须注入完全初始化的依赖后才能实例化,因此会死锁。

以BeanA/B为例:

  1. 当容器尝试创建BeanA时候,发现它依赖BeanB,然后转而去创建BeanB。
  2. 创建BeanB时,发现其依赖于BeanA,循环依赖出现,因此会在单例池中创建一个BeanA的占位符实例(未初始化)。
  3. BeanB创建后,Spring会将BeanA的占位符注入到BeanB中,此时BeanB完成注入,它的实例也创建完毕,将被放入单例池。
  4. 返回BeanA的创建,此时BeanA已经有占位符实例,BeanB也有实例,因此可以将BeanB注入BeanA中。
  5. BeanA和BeanB都完成初始化。

占位符实例并不是在 BeanA 开始创建时就生成的,而是依赖关系的解析过程中,当需要 BeanA 时才创建。因为当Spring开始创建一个Bean的时候会标记当前Bean为“正在创建”,如果在它的实例化过程中(递归注入依赖)发现有其他对象请求该bean,则证明循环依赖出现,Spring正是通过这种动态追踪的方式来识别循环依赖的。

如果不存在循环依赖,BeanB已经实例化那么会被直接注入BeanA,这样BeanA也会直接完成初始化实例。没有循环依赖不会生成占位符实例。

3.3 乱想:构造器+字段?

想到了一个组合:如果BeanA使用构造器注入BeanB,而BeanB使用字段注入注入BeanA,那么能否通过占位符实例实现注入呢?

答案是不行,原因主要有三点:

  1. 构造器注入要求注入的依赖必须是完全初始化的实例【核心】。
  2. 构造器注入时,在循环依赖情况下被动生成的占位符实例不允许使用(因为构造函数不允许注入未完全实例化的对象,本质上与第二点一样)。
  3. 构造器注入不会像字段注入那样生成占位符实例,因为就算生成了也不完全,无法使用

因此无论是先创建BeanA还是先创建BeanB都会抛出异常。

先创建BeanA:发现依赖BeanB,转而创建BeanB,又发现BeanB依赖BeanA,因此尝试创建BeanA的占位符实例,但是因为A是构造器注入,必须注入BeanB的完整实例(但并不存在),因此不允许使用占位符实例,失败。

先创建BeanB:发现依赖BeanA,转而创建BeanA,BeanA必须使用完全实例化的BeanB,不会创建BeanB的占位符实例,因此无法达成,失败。

3.4 解决方案

一般情况下需要避免循环依赖,如果存在,可以尝试将一些依赖关系移除,重构依赖关系,降低耦合。或者可以使用@Lazy注解延迟Bean的加载,懒加载可以让Bean在被使用时才注入。

@Component
public class BeanA {@Autowired@Lazyprivate BeanB beanB; // 延迟注入// 其他方法...
}@Component
public class BeanB {@Autowiredprivate BeanA beanA; // 直接注入// 其他方法...
}

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