Spring循环依赖的原理(四)-为什么用三级缓存，而不是二级

简介

说明

本文介绍Spring（SpringBoot）为什么使用三级缓存来解决循环依赖（为什么不使用二级）。

问题引出

在上边的分析中我们可以提出两个问题：

1. 二级缓存好像没有用到？那么它什么时候会用到？
2. 为什么第三级缓存要用一个工厂，删除第三级缓存，只用第一二级不可以吗？

系列文章

1. Spring循环依赖的原理系列(一)–什么是循环依赖 – 自学精灵
2. Spring循环依赖的原理系列(二)–打断点分析 – 自学精灵
3. Spring循环依赖的原理系列(三)–原理概述 – 自学精灵
4. Spring循环依赖的原理系列(四)–为什么用三级缓存，而不是二级 – 自学精灵

可以去掉第三级缓存吗？

不可以去掉第三级缓存。

浅层原因

Spring 的设计原则是在 IOC 结束之后再AOP（ bean 实例化、属性设置、初始化之后再通过进行AOP（生成代理对象））。即：AOP的实现需要与bean的生命周期的创建分离。

为了解决循环依赖但又尽量不打破这个设计原则的情况下，使用了第三级缓存（key：bean名字，value：ObjectFactory）。它将一个函数式接口作为ObjectFactory，相当于延迟初始化。在AOP或者解决循环依赖时，通过调用Object的getObject()方法获取到第三级缓存中的对象。

如果去掉第三级缓存，将AOP的代理工作放到第二级缓存，这样的话，bean在创建过程中就先生成代理对象再初始化和其他工作，与Spring的AOP的设计原则相违背。

深层原因

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否有循环依赖。正常情况下没有循环依赖，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：

1. 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。
2. 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));

详解

上边：“bean何时被加入第3级缓存？”  我们可以得到，第三级缓存里存放的value是：AbstractAutowireCapableBeanFactory#getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean)。

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;
                exposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
            }
        }
    }
    return exposedObject;
}

可以看到实际调用SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor接口的getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName)方法，此接口有以下实现类：

InstantiationAwareBeanPostProcessorAdapter

@Override
public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) throws BeansException {
	return bean;
}

直接返回bean，这里看起来第三级缓存没必要存在。但是，看另一个实现类：

AbstractAutoProxyCreator

@Override
public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
	Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
	this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
	return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}

这里把对象放入第二级缓存。

Spring之AOP的原理(一)–概述 – 自学精灵 曾分析过AOP：将切面逻辑织入目标Bean：AbstractAutoProxyCreator#postProcessAfterInitialization方法，在Bean实例化之后被调用。

来看postProcessAfterInitialization

@Override
public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) {
	if (bean != null) {
		Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
		if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {
			return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
		}
	}
	return bean;
}

把key对应的项从第二级缓存中移除。如果原来第二级缓存中就是这个bean，则返回此bean；否则，返回代理类。

可以去掉第二级缓存吗？

概述

不可以去掉第二级缓存。

原因

第二级缓存可以解决实例被重复代理的问题。（同时，也是设计上的需要）

详解

假如有这种情况：A同时依赖于B和C，B和C都依赖于A。即：

1. A实例化时，先提前暴露objectFactoryA到第三级缓存，调用getBean(B)依赖注入B实例。
2. B实例化，实例化之后，提前暴露objectFactoryB到第三级缓存，调用getBean(A)依赖注入A实例，由于提前暴露了objectFactoryA，此时从第三级缓存中获取到A实例，并将A实例放到第二级缓存。B实例完成了依赖注入，升级为一级缓存。
3. A实例化开始填充属性，调用getBean(C)注入C实例
4. C实例化之后，提前暴露objectFactoryC到第三级缓存，调用getBean(A)依赖注入A实例。由于第2步将A实例放到了第二级缓存，此时可以从第二级缓存中获取到A实例。

 那么，如果没有第二级缓存，会如何处理呢？

• 法1：从第三级获取到实例后，放到第一级缓存
  • 存在的问题：按照设计思路，第一级存放的是初始化好的对象，直接放到第一级缓存是不合适的。
• 法2：从第三级获取到实例后，不处理，下次依然从第三级缓存获取
  • 如果有其他实例依赖了这个对象，会再次对这个对象进行代理，这就导致了重复代理。