Spring 是如何解决循环依赖问题
Spring 框架通过 三级缓存 机制来解决循环依赖问题。循环依赖是指两个或多个 Bean 相互依赖,形成一个闭环,例如 Bean A 依赖 Bean B,而 Bean B 又依赖 Bean A。Spring 通过提前暴露未完全初始化的 Bean 来解决这个问题。
以下是 Spring 解决循环依赖的详细机制和流程:
1. Spring Bean 的生命周期
在理解循环依赖之前,需要了解 Spring Bean 的生命周期。Spring Bean 的创建过程主要包括以下步骤:
- 实例化:通过构造函数或工厂方法创建 Bean 的实例。
- 属性填充:将依赖的 Bean 注入到当前 Bean 中(通过
@Autowired、@Resource等注解或 XML 配置)。 - 初始化:调用初始化方法(如
@PostConstruct、InitializingBean的afterPropertiesSet方法)。 - 销毁:在容器关闭时调用销毁方法。
循环依赖通常发生在 属性填充 阶段。
2. 三级缓存机制
Spring 通过三级缓存来解决循环依赖问题。三级缓存分别是:
- 一级缓存(Singleton Objects):存储完全初始化好的单例 Bean。
- 二级缓存(Early Singleton Objects):存储提前暴露的未完全初始化的 Bean(仅实例化,未填充属性)。
- 三级缓存(Singleton Factories):存储 Bean 的工厂对象(
ObjectFactory),用于生成提前暴露的 Bean。
3. 解决循环依赖的流程
以下是一个典型的循环依赖场景:
- Bean A 依赖 Bean B。
- Bean B 依赖 Bean A。
Spring 解决循环依赖的流程如下:
步骤 1:创建 Bean A
- Spring 开始创建 Bean A,调用构造函数实例化 Bean A。
- 将 Bean A 的工厂对象(
ObjectFactory)放入三级缓存。 - 开始填充 Bean A 的属性,发现 Bean A 依赖 Bean B。
步骤 2:创建 Bean B
- Spring 开始创建 Bean B,调用构造函数实例化 Bean B。
- 将 Bean B 的工厂对象(
ObjectFactory)放入三级缓存。 - 开始填充 Bean B 的属性,发现 Bean B 依赖 Bean A。
步骤 3:解决 Bean B 的依赖
- Spring 从三级缓存中获取 Bean A 的工厂对象,生成 Bean A 的早期引用(未完全初始化的 Bean A)。
- 将 Bean A 的早期引用放入二级缓存,并从三级缓存中移除 Bean A 的工厂对象。
- 将 Bean A 的早期引用注入到 Bean B 中。
- Bean B 完成属性填充和初始化,成为一个完全初始化的 Bean。
- 将 Bean B 放入一级缓存。
步骤 4:完成 Bean A 的创建
- Spring 将 Bean B 注入到 Bean A 中。
- Bean A 完成属性填充和初始化,成为一个完全初始化的 Bean。
- 将 Bean A 放入一级缓存,并从二级缓存中移除 Bean A 的早期引用。
4. 代码示例
以下是一个简单的循环依赖示例:
@Component
public class BeanA {@Autowiredprivate BeanB beanB;
}@Component
public class BeanB {@Autowiredprivate BeanA beanA;
}
Spring 会通过三级缓存机制解决 BeanA 和 BeanB 之间的循环依赖。
5. 解决循环依赖的限制
Spring 的循环依赖解决方案有以下限制:
-
仅支持单例 Bean:Spring 只能解决单例作用域(Singleton)的 Bean 的循环依赖。原型作用域(Prototype)的 Bean 无法解决循环依赖。
-
构造函数注入无法解决循环依赖:如果循环依赖是通过构造函数注入的,Spring 无法解决。因为构造函数注入需要在实例化时完成依赖注入,而三级缓存机制无法提前暴露未完全初始化的 Bean。
@Component public class BeanA {private final BeanB beanB;@Autowiredpublic BeanA(BeanB beanB) {this.beanB = beanB;} }@Component public class BeanB {private final BeanA beanA;@Autowiredpublic BeanB(BeanA beanA) {this.beanA = beanA;} }上述代码会抛出
BeanCurrentlyInCreationException异常。 -
避免复杂的循环依赖:虽然 Spring 可以解决简单的循环依赖,但复杂的循环依赖可能会导致代码难以维护和理解,应尽量避免。
6. 如何避免循环依赖
- 使用 Setter 注入或字段注入:避免使用构造函数注入。
- 重新设计代码:通过重新设计类之间的关系,消除循环依赖。
- 使用
@Lazy注解:延迟加载依赖的 Bean。@Component public class BeanA {private final BeanB beanB;@Autowiredpublic BeanA(@Lazy BeanB beanB) {this.beanB = beanB;} }
7. 缓存状态的变化
以下是缓存状态的变化过程:
| 步骤 | 一级缓存 (singletonObjects) | 二级缓存 (earlySingletonObjects) | 三级缓存 (singletonFactories) |
|---|---|---|---|
创建 BeanA 实例后 | 无 | 无 | BeanA 的工厂对象 |
创建 BeanB 实例后 | 无 | 无 | BeanA 和 BeanB 的工厂对象 |
解决 BeanB 依赖后 | 无 | BeanA 的早期引用 | BeanB 的工厂对象 |
BeanB 创建完成后 | BeanB | BeanA 的早期引用 | 无 |
BeanA 创建完成后 | BeanA 和 BeanB | 无 | 无 |
总结
Spring 通过三级缓存机制解决了单例 Bean 的循环依赖问题,但构造函数注入和原型 Bean 的循环依赖无法解决。在实际开发中,应尽量避免循环依赖,保持代码的清晰和可维护性。如果无法避免,可以使用 Setter 注入或 @Lazy 注解来解决。
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