Spring的3级缓存和循环引用的理解

此处是我自己的一个理解，防止以后忘记，如若那个地方理解不对，欢迎指出。

一、背景

在我们写代码的过程中一般会使用 @Autowired 来注入另外的一个对象，但有些时候发生了 循环依赖，但是我们的代码没有报错，这个是什么原因呢？

二、前置知识

1、考虑循环依赖的类型

此处我们考虑 单例 + @Autowired 的循环依赖，不考虑使用构造器注入或原型作用域的Bean的注入。

2、代理对象何时创建

注意：
正常情况下，即没有发生 循环依赖的时候，aop增强是在 bean 初始化完成之后的 BeanPostProcessor#postProcessAfterInitialization方法中，但是如果有循环依赖发生的话，就需要提前，在 getEarlyBeanReference中提前创建代理对象。

3、3级缓存中保存的是什么对象

缓存字段名	缓存级别	数据类型	解释
singletonObjects	1	Map<String, Object>	保存的是完整的Bean，即可以使用的Bean
earlySingletonObjects	2	Map<String, Object>	保存的是半成品的Bean,即属性还没有设置，没有完成初始化工作
singletonFactories	3	Map<String, ObjectFactory<?>>	主要是生成Bean，然后放到二级缓存中

注意：
ObjectFactory#getObject() 每调用一次，都会产生一个新的对象或返回旧对象，取决于是否存在代理等等。

4、从3级缓存中获取对象

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

5 Spring Bean的简化创建过程

1、实例化一个bean

Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();

实例化Bean 即 new Bean()

2、加入到三级缓存中

addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));

加入到三级缓存中是有一些条件判断的，一般都会是成立的，此处认为需要加入到三级缓存。

3、设置bean的属性

populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);

第一步实例化了bean，但是此时是没有填充需要注入的属性的，通过这一步进行属性的填充。

4、初始化bean

Object exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);

初始化Bean，执行初始化方法、Aware回调、执行 BeanPostProcessor#postProcessAfterInitialization 方法 (aop的增强是在这个里面实现的)

如果有循环引用的话，则aop的增强需要提前。

5、加入到一级缓存中

addSingleton(......)

三、理解

@Component
class A {
    @Autowired
    private B b;
}

@Transaction (存在代理)
@Component
class B{
    @Autowired
    private A a;
}

1、假设只有singletonObjects和earlySingletonObjects可否完成循环依赖

缓存字段名	缓存级别	数据类型	解释
singletonObjects	1	Map<String, Object>	保存的是完整的Bean，即可以使用的Bean
earlySingletonObjects	2	Map<String, Object>	保存的是半成品的Bean,即属性还没有设置，没有完成初始化工作

此时需要获取 B的实例，即 getBean("b")，由上方了解到的 Bean 的简化流程可知


由上图可知，对象存在代理时，2级缓存无法解决问题。因为代理对象是通过BeanPostProcessor来完成，是在设置属性之后才产生的代理对象。

此时可能有人会说，那如果我在构建完B的实例后，就立马进行Aop代理，这样不就解决问题了吗？那假设A和B之间没有发生循环依赖，这样设计会不会不优雅？

2、假设只有singletonObjects和singletonFactories可否完成循环依赖

由图中可知也是不可以实现的。

3、3级缓存如何实现

1、解决代理问题

因为默认情况下，代理是通过BeanPostProcessor来完成，为了解决代理，就需要提前创建代理，那么这个代理的创建就放到3级缓存中来进行创建。

addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));

getEarlyBeanReference 此方法会返回代理bean

2、解决单例通过第3级缓存多次获取的值不一致

从上图中可知，对象是先从 一级->二级->三级缓存 这样查找，当三级缓存产生了对象后就放入二级缓存中缓存起来，同时删除三级缓存。

3、流程图

四、总结

1、一级缓存 singletonObjects 存放可以使用的单例。
2、二级缓存earlySingletonObjects存放的是早期的Bean，即是半成品，此时还是不可用的。
3、三级缓存singletonFactories 是一个对象工厂，用于创建对象，然后放入到二级缓存中。同时对象如果有Aop代理的话，这个对对象工厂返回的就是代理对象。

那可以在earlySingletonObjects中直接存放创建后的代理对象吗？这样是可以解决问题，但是设计可能就不合理了。因为在Spring中 Aop的代理是在对象完成之后创建的。而且如果没有发生循环依赖的话，有必要提前创建代理对象吗？分成三级缓存，代码结构更清楚，更合理。