Spring 三级缓存
Spring的三级缓存解决循环依赖问题
org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry
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34/**
* 一级缓存,用于存放完全初始化好的 bean,从该缓存中取出的 bean 可以直接使用
*
* Cache of singleton objects: bean name to bean instance.
*/
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);
/**
* 二级缓存,提前曝光的单例对象的cache,存放原始的 bean 对象(尚未填充属性),用于解决循环依赖
*
* Cache of early singleton objects: bean name to bean instance.
*/
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(16);
/**
* 三级缓存,单例对象工厂的cache,存放 Bean 工厂对象,用于 解决 循环依赖、代理类问题
*
* Cache of singleton factories: bean name to ObjectFactory.
*/
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);
/**
* bean被创建完成之后,注册
* Set of registered singletons, containing the bean names in registration order.
*/
private final Set<String> registeredSingletons = new LinkedHashSet<>(256);
/**
* 正在创建过程中的bean待的地儿,bean在开始创建的时候放入,直到创建完成将其移除
* Names of beans that are currently in creation.
*/
private final Set<String> singletonsCurrentlyInCreation =
Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(16));SpringBoot 依赖注入方式
基于字段 @Filed 的依赖注入
支持解决循环依赖(Spring 5后不建议使用)
Setter 方法注入
支持解决循环依赖
构造器注入
流程: 获取构造器,将参数传入构造器后进行反射生成Instance。但如果此时构造器中的参数为Null,此刻无法正常创建Bean。
因此不支持解决循环依赖

创建
Refresh
- org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory #preInstantiateSingletons
- 创建Bean
- AbstractBeanFactory#doGetBean(BeanName)
- 检查缓存
- DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton()
- 添加到创建中
- CreateBean
- 生成Bean(有地址无属性)
- 单例&允许循环引用&创建中,添加到Singleton Factories
- populate(Bean)
- 后置处理发现Bean
- populate(Bean)
- 后置处理发现Bean
检查缓存
SingletonObjects
EarlySingletonObjects
SingleFactory
- factory.get()
- EarlySingletonObjects.put()
对象创建的过程
AbstractBeanFactory中的doGetBean()方法DefaultSingletonBeanRegistry中的getSingleton()方法1
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17protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
synchronized (this.singletonObjects) {
singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
ObjectFactory<?> singletonFactory=this.singletonFactories.get(beanName);
if (singletonFactory != null) {
singletonObject = singletonFactory.getObject();
this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
this.singletonFactories.remove(beanName);
}
}
}
}
return singletonObject;
}- 先从一级缓存singletonObjects中去获取。(如果获取到就直接return)
- 如果获取不到或者对象正在创建中(isSingletonCurrentlyInCreation()),那就再从二级缓存earlySingletonObjects中获取。(如果获取到就直接return)
- 如果还是获取不到,且允许singletonFactories(allowEarlyReference=true)通过getObject()获取。就从三级缓存singletonFactory.getObject()获取。(如果获取到了就从singletonFactories中移除,并且放进earlySingletonObjects。其实也就是从三级缓存移动(是剪切、不是复制哦~)到了二级缓存)此处的移动保证了,之后在init时候仍然是同一个对象
AbstractAutowireCapableBeanFactory.createBean/doCreateBean()
- 实例化
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4// 使用构造器/工厂方法 instanceWrapper是一个BeanWrapper
instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
// 此处bean为"原始Bean" 也就是这里的A实例对象:A@1234
final Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();- 添加到三级缓存
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6// 允许暴露,就把A绑定在ObjectFactory上,注册到三级缓存`singletonFactories`里面去保存着
// Tips:这里后置处理器的getEarlyBeanReference方法会被促发,自动代理创建器在此处创建代理对象(注意执行时机 为执行三级缓存的时候)
if (earlySingletonExposure) {
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}
//注意 此时加入的是一个factory没有执行属性赋值
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3//此时候上面说到的getEarlyBeanReference方法就会被执行。这也解释为何我们@Autowired是个代理对象,而不是普通对象的根本原因
populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
解决循环依赖,在获取单例对象时singletonFactory.getObject()调用了
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16public abstract class AbstractAutoProxyCreator extends ProxyProcessorSupport
implements SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor, BeanFactoryAware {
private final Map<Object, Object> earlyProxyReferences = new ConcurrentHashMap<>(16);
public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
/* 这里,主要就是看看到底要不要生成代理对象,要的话,就生成,不要就算了,另外,做了个标记:在earlyProxyReferences加了当前bean的key,表示:当前bean,已经被getEarlyBeanReference方法处理过了。
/至于,最终到底有没有生成代理对象,另说。毕竟调用wrapIfNecessary也不是说,一定就满足切面,要生成代理对象。
可能返回的仍然是原始对象。*/
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}
}此处的SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor继承自BeanPostProcessor
BeanPostProcessor接口会在init阶段生成对对象的代理,
getCacheKey保证不会重复生成代理对象初始化对象
如果有代理会检查是否发生了循环依赖
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46exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
... // 至此,相当于A@1234已经实例化完成、初始化完成(属性也全部赋值了~)
// 这一步我把它理解为校验:校验:校验是否有循环引用问题~~~~~
if (earlySingletonExposure) {
// 注意此处第二个参数传的false,表示不去三级缓存里singletonFactories再去调用一次getObject()方法了~~~
// 上面建讲到了由于B在初始化的时候,会触发A的ObjectFactory.getObject() 所以a此处已经在二级缓存earlySingletonObjects里了
// 因此此处返回A的实例:A@1234
Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
if (earlySingletonReference != null) {
// 这个等式表示,exposedObject若没有再被代理过,这里就是相等的
// 显然此处我们的a对象的exposedObject它是没有被代理过的 所以if会进去~
// 这种情况至此,就全部结束了~~~
if (exposedObject == bean) {
exposedObject = earlySingletonReference;
}
// 继续以A为例,比如方法标注了@Aysnc注解,exposedObject此时候就是一个代理对象,因此就会进到这里来
//hasDependentBean(beanName)是肯定为true,因为getDependentBeans(beanName)得到的是["b"]这个依赖
else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet<>(dependentBeans.length);
// A@1234依赖的是["b"],所以此处去检查b
// 如果最终存在实际依赖的bean:actualDependentBeans不为空 那就抛出异常 证明循环引用了~
for (String dependentBean : dependentBeans) {
// 这个判断原则是:如果此时候b并还没有创建好,this.alreadyCreated.contains(beanName)=true表示此bean已经被创建过,就返回false
// 若该bean没有在alreadyCreated缓存里,就是说没被创建过(其实只有CreatedForTypeCheckOnly才会是此仓库)
if (!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {
actualDependentBeans.add(dependentBean);
}
}
if (!actualDependentBeans.isEmpty()) {
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 " +
"'getBeanNamesOfType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.");
}
}
}
}
是否可以没有二级缓存
如果只在两个对象AB产生循环依赖时,可以不需要。
但是如果是ABC产生循环依赖时
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TestService1注入到TestService3又需要从第三级缓存中获取实例,而第三级缓存里保存的并非真正的实例对象,而是ObjectFactory对象。说白了,两次从三级缓存中获取都是ObjectFactory对象,而通过它创建的实例对象每次可能都不一样的。
这样不是有问题?
为了解决这个问题,spring引入的第二级缓存。上面图1其实TestService1对象的实例已经被添加到第二级缓存中了,而在TestService1注入到TestService3时,只用从第二级缓存中获取该对象即可。
是否需要三级缓存
如果创建的Bean有对应的代理,那其他对象注入时,注入的应该是对应的代理对象;但是Spring无法提前知道这个对象是不是有循环依赖的情况,而正常情况下(没有循环依赖情况),Spring都是在创建好完成品Bean之后才创建对应的代理。这时候Spring有两个选择:
- 不管有没有循环依赖,都提前创建好代理对象,并将代理对象放入缓存,出现循环依赖时,其他对象直接就可以取到代理对象并注入。
- 不提前创建好代理对象,在出现循环依赖被其他对象注入时,才实时生成代理对象。这样在没有循环依赖`的情况下,Bean就可以按着Spring设计原则的步骤来创建。
Spring选择了第二种方式,那怎么做到提前曝光对象而又不生成代理呢? Spring就是在对象外面包一层ObjectFactory,提前曝光的是ObjectFactory对象,在被注入时才在ObjectFactory.getObject方式内实时生成代理对象,并将生成好的代理对象放入到第二级缓存Map<String, Object> earlySingletonObjects。 addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
模拟spring的getBean简易流程
首先是只有一级缓存
1 | public class Criculation { |
两个类的关系如下图,红色部分为toString方法的异常,因为toString是要打印类实例化的信息,包含所有的成员变量,因为变量是相互的指向,所以调用toSting的时候,出现栈溢出错误

只有一级缓存有能力解决循环依赖,但是出现了不完整Bean的真空期(实例化后先放到容器中再赋值),如果是多线程的话,在一级缓存中可能获取到的bean是不完整的,可以考虑将不完整的bean放到二级缓存中.
1 | public class Criculation { |
当然得到的结果和上面的图片是一样的.
下面是三级缓存,高度还原了spring的源码,源码中实例化和属性赋值都是通过bean的后置处理器实现的,为了解耦,本实例采用的是无参构造器反射实例化,赋值直接为@Autowired属性赋值,
DefaultBeanFactory类
1 | public class DefaultBeanFactory extends SingletonBeanRegistry { |
SingletonBeanRegistry类
1 | public class SingletonBeanRegistry { |
测试代码
1 | public class MainTest { |
第三级缓存都是存放的lambda表达式,也是解耦
代码的分析用下面的图简单的讲解一下,可以结合debuger 一点点调试





在第四张图如果此时线程2创建InstanceA的话,二级缓存中有不完整的实例,并且正在创建队列中含有InstanceA
Object sharedInstance = getSingleton (beanName, true);直接返回的就是InstanceA的不完成实例所以使用synchronized加锁,保证线程安全.
一级缓存和三级缓存不管是否是循环依赖都要使用,只要在循环依赖的情况下才会使用到二级缓存,加锁的方式防止多线程从二级缓存中获取没有初始化好的类.
来源:
https://www.bilibili.com/video/BV1Fa411j7kc
https://www.jianshu.com/p/491e20cf7968
https://blog.csdn.net/weixin_40133204/article/details/122029228
https://www.yuque.com/renyong-jmovm/dadudu/dpzl6u
https://www.bilibili.com/video/BV1Q44y1V7fi
https://www.cnblogs.com/summerday152/p/13648377.html#spring可以解决循环依赖的条件