Spring压轴题:当循环依赖遇上Spring AOP

简介: Spring压轴题:当循环依赖遇上Spring AOP

前言

:Spring如何解决循环依赖?

:Spring通过提前曝光机制,利用三级缓存解决循环依赖(这原理还是挺简单的,参考:三级缓存、图解循环依赖原理)

再问:Spring通过提前曝光,直接曝光到二级缓存已经可以解决循环依赖问题了,为什么一定要三级缓存?

再细问:如果循环依赖的时候,所有类又都需要Spring AOP自动代理,那Spring如何提前曝光?曝光的是原始bean还是代理后的bean?

这些问题算是Spring源码的压轴题了,如果这些问题都弄明白,恭喜你顺利结业Spring源码了。就单单对Spring这一块的理解,不夸张的说可以达到阿里水准了

源码分析

进入正题,在Spring创建Bean的核心代码doGetBean中,在实例化bean之前,会先尝试从三级缓存获取bean,这也是Spring解决循环依赖的开始

(一) 缓存中获取bean
// AbstractBeanFactory.java
protected <T> T doGetBean(final String name, @Nullable final Class<T> requiredType,
      @Nullable final Object[] args, boolean typeCheckOnly) throws BeansException {

    final String beanName = transformedBeanName(name);
    Object bean;

    // 2. 尝试从缓存中获取bean
    Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
    ...
}
  protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
    // 从一级缓存获取,key=beanName value=bean
    Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
    if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
      synchronized (this.singletonObjects) {
        // 从二级缓存获取,key=beanName value=bean
        singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
        // 是否允许循环引用
        if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
          /**
           * 三级缓存获取,key=beanName value=objectFactory,objectFactory中存储getObject()方法用于获取提前曝光的实例
           *
           * 而为什么不直接将实例缓存到二级缓存,而要多此一举将实例先封装到objectFactory中?
           * 主要关键点在getObject()方法并非直接返回实例,而是对实例又使用
           * SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor的getEarlyBeanReference方法对bean进行处理
           *
           * 也就是说,当spring中存在该后置处理器,所有的单例bean在实例化后都会被进行提前曝光到三级缓存中,
           * 但是并不是所有的bean都存在循环依赖,也就是三级缓存到二级缓存的步骤不一定都会被执行,有可能曝光后直接创建完成,没被提前引用过,
           * 就直接被加入到一级缓存中。因此可以确保只有提前曝光且被引用的bean才会进行该后置处理
           */
          ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
          if (singletonFactory != null) {
            /**
             * 通过getObject()方法获取bean,通过此方法获取到的实例不单单是提前曝光出来的实例,
             * 它还经过了SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor的getEarlyBeanReference方法处理过。
             * 这也正是三级缓存存在的意义,可以通过重写该后置处理器对提前曝光的实例,在被提前引用时进行一些操作
             */
            singletonObject = singletonFactory.getObject();
            // 将三级缓存生产的bean放入二级缓存中
            this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
            // 删除三级缓存
            this.singletonFactories.remove(beanName);
          }
        }
      }
    }
    return singletonObject;
  }

三级缓存分别是:


singletonObject:一级缓存,该缓存key = beanName, value = bean;这里的bean是已经创建完成的,该bean经历过实例化->属性填充->初始化以及各类的后置处理。因此,一旦需要获取bean时,我们第一时间就会寻找一级缓存


earlySingletonObjects:二级缓存,该缓存key = beanName, value = bean;这里跟一级缓存的区别在于,该缓存所获取到的bean是提前曝光出来的,是还没创建完成的。也就是说获取到的bean只能确保已经进行了实例化,但是属性填充跟初始化肯定还没有做完,因此该bean还没创建完成,仅仅能作为指针提前曝光,被其他bean所引用


singletonFactories:三级缓存,该缓存key = beanName, value = beanFactory;在bean实例化完之后,属性填充以及初始化之前,如果允许提前曝光,spring会将实例化后的bean提前曝光,也就是把该bean转换成beanFactory并加入到三级缓存。


在需要引用提前曝光对象时再通过singletonFactory.getObject()获取。


这里抛出问题,如果我们直接将提前曝光的对象放到二级缓存earlySingletonObjects,Spring循环依赖时直接取就可以解决循环依赖了,为什么还要三级缓存singletonFactory然后再通过getObject()来获取呢?这不是多此一举?


(二) 三级缓存的添加

我们回到添加三级缓存,添加SingletonFactory的地方,看看getObject()到底做了什么操作

  this.addSingletonFactory(beanName, () -> {
    return this.getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);
  });

可以看到在返回getObject()时,多做了一步getEarlyBeanReference操作,这步操作是BeanPostProcess的一种,也就是给子类重写的一个后处理器,目的是用于被提前引用时进行拓展。即:曝光的时候并不调用该后置处理器,只有曝光,且被提前引用的时候才调用,确保了被提前引用这个时机触发。


(三) 提前曝光代理earlyProxyReferences

因此所有的重点都落到了getEarlyBeanReference上,getEarlyBeanReference方法是SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor所规定的接口。再通过UML的类图查看实现类,仅有AbstractAutoProxyCreator进行了实现。也就是说,除了用户在子类重写,否则仅有AbstractAutoProxyCreator一种情况

  // AbstractAutoProxyCreator.java
  public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
    // 缓存当前bean,表示该bean被提前代理了
    Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
    this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
    // 对bean进行提前Spring AOP代理
    return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
  }

wrapIfNecessary是用于Spring AOP自动代理的。Spring将当前bean缓存到earlyProxyReferences中标识提前曝光的bean在被提前引用之前,然后进行了Spring AOP代理。


但是经过Spring AOP代理后的bean就已经不再是原来的bean了,经过代理后的bean是一个全新的bean,也就是说代理前后的2个bean连内存地址都不一样了。这时将再引出新的问题:B提前引用A将引用到A的代理,这是符合常理的,但是最原始的bean A在B完成创建后将继续创建,那么Spring Ioc最后返回的Bean是Bean A呢还是经过代理后的Bean呢?


这个问题我们得回到Spring AOP代理,Spring AOP代理时机有2个:


当自定义了TargetSource,则在bean实例化前完成Spring AOP代理并且直接发生短路操作,返回bean

正常情况下,都是在bean初始化后进行Spring AOP代理

如果要加上今天说的提前曝光代理,getEarlyBeanReference可以说3种

第一种情况就没什么好探究的了,直接短路了,根本没有后续操作。而我们关心的是第二种情况,在Spring初始化后置处理器中发生的Spring AOP代理

  public Object applyBeanPostProcessorsAfterInitialization(Object existingBean, String beanName)
      throws BeansException {

    Object result = existingBean;
    for (BeanPostProcessor processor : getBeanPostProcessors()) {
      // 调用bean初始化后置处理器处理
      Object current = processor.postProcessAfterInitialization(result, beanName);
      if (current == null) {
        return result;
      }
      result = current;
    }
    return result;
  }
  // AbstractAutoProxyCreator.java
  public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) {
    if (bean != null) {
      // 获取缓存key
      Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
      // 查看该bean是否被Spring AOP提前代理!而缓存的是原始的bean,因此如果bean被提前代理过,这此处会跳过
      // 如果bean没有被提前代理过,则进入AOP代理
      if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {
        return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
      }
    }
    return bean;
  }

earlyProxyReferences是不是有点熟悉,是的,这就是我们刚刚提前曝光并且进行Spring AOP提前代理时缓存的原始bean,如果缓存的原始bean跟当前的bean是一至的,那么就不进行Spring AOP代理了!返回原始的bean

protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)
      throws BeanCreationException {
    try {
      //
      /**
       * 4. 填充属性
       * 如果@Autowired注解属性,则在上方完成解析后,在这里完成注入
       *
       * @Autowired
       * private Inner inner;
       */
      populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
      // 5. 初始化
      exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
    }
    catch (Throwable ex) {
      if (ex instanceof BeanCreationException && beanName.equals(((BeanCreationException) ex).getBeanName())) {
        throw (BeanCreationException) ex;
      }
      else {
        throw new BeanCreationException(
            mbd.getResourceDescription(), beanName, "Initialization of bean failed", ex);
      }
    }

    // 6. 存在提前曝光情况下
    if (earlySingletonExposure) {
      // earlySingletonReference:二级缓存,缓存的是经过提前曝光提前Spring AOP代理的bean
      Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
      if (earlySingletonReference != null) {
        // exposedObject跟bean一样,说明初始化操作没用应用Initialization后置处理器(指AOP操作)改变exposedObject
        // 主要是因为exposedObject如果提前代理过,就会跳过Spring AOP代理,所以exposedObject没被改变,也就等于bean了
        if (exposedObject == bean) {
          // 将二级缓存中的提前AOP代理的bean赋值给exposedObject,并返回
          exposedObject = earlySingletonReference;
        }
        // 引用都不相等了,也就是现在的bean已经不是当时提前曝光的bean了
        else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
          // dependentBeans也就是B, C, D
          String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);
          Set<String> actualDependentBeans = new LinkedHashSet<>(dependentBeans.length);
          for (String dependentBean : dependentBeans) {
            if (!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {
              actualDependentBeans.add(dependentBean);
            }
          }
          // 被依赖检测异常
          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.");
          }
        }
      }
    }

这个时候我们需要理清一下3个变量


earlySingletonReference:二级缓存,缓存的是经过提前曝光提前AOP代理的bean


bean:这个就是经过了实例化、填充、初始化的bean


exposedObject:这个是经过了AbstractAutoProxyCreator的postProcessAfterInitialization处理过后的bean,但是在其中因为发现当前bean已经被earlyProxyReferences缓存,所以并没有进行AOP处理,而是直接跳过,因此还是跟第2点一样的bean


理清这3个变量以后,就会发现,exposedObject = earlySingletonReference;


AOP代理过的Bean赋值给了exposedObject并返回,这时候用户拿到的bean就是AOP代理过后的bean了,一切皆大欢喜了。


但是中间还有一个问题!提前曝光的bean在提前引用时被Spring AOP代理了,但是此时的bean只是经过了实例化的bean,还没有进行@Autowire的注入啊!也就是说此时代理的bean里面自动注入的属性是空的!


(四) 提前AOP代理对象的 属性填充、初始化

是的,确实在Spring AOP提前代理后没有经过属性填充和初始化。那么这个代理又是如何保证依赖属性的注入的呢?


答案回到Spring AOP最早最早讲的JDK动态代理上找,JDK动态代理时,会将目标对象target保存在最后生成的代理p r o x y 中 , 当 调 用 proxy中,当调用proxy中,当调用proxy方法时会回调h.invoke,而h.invoke又会回调目标对象target的原始方法。


因此,其实在Spring AOP动态代理时,原始bean已经被保存在提前曝光代理中了。而后原始Bean继续完成属性填充和初始化操作。


因为AOP代理$proxy中保存着traget也就是是原始bean的引用,因此后续原始bean的完善,也就相当于Spring AOP中的target的完善,这样就保证了Spring AOP的属性填充与初始化了!


(五) 循环依赖遇上Spring AOP 图解

为了帮助大家理解,这里灵魂画手画张流程图帮助大家理解

首先又bean A,bean B,他们循环依赖注入,同时bean A还需要被Spring AOP代理,例如事务管理或者日志之类的操作。


原始bean A,bean B图中用a,b表示,而代理后的bean A我们用aop.a表示

目录
相关文章
|
10天前
|
Java Spring
在Spring Boot中使用AOP实现日志切面
在Spring Boot中使用AOP实现日志切面
|
21天前
|
前端开发 Java 数据库
浅谈Spring AOP 面向切面编程 最通俗易懂的画图理解AOP、AOP通知执行顺序~
浅谈Spring AOP 面向切面编程 最通俗易懂的画图理解AOP、AOP通知执行顺序~
|
21天前
|
XML Java 数据格式
技术好文:Spring基础篇——AOP切面编程
技术好文:Spring基础篇——AOP切面编程
|
11天前
|
Java Spring
在Spring Boot中使用AOP实现日志切面
在Spring Boot中使用AOP实现日志切面
|
16天前
|
设计模式 缓存 程序员
Spring6(三):面向切面AOP(1)
Spring6(三):面向切面AOP(1)
16 1
|
17天前
|
XML 监控 Java
Java中的AOP编程:AspectJ与Spring AOP的应用
Java中的AOP编程:AspectJ与Spring AOP的应用
|
18天前
|
监控 Java 数据安全/隐私保护
Spring AOP实现原理及其在企业应用中的实际应用
Spring AOP实现原理及其在企业应用中的实际应用
|
18天前
|
JavaScript Java Maven
理解固化的Maven依赖:spring-boot-starter-parent 与 spring-boot-dependencies
理解固化的Maven依赖:spring-boot-starter-parent 与 spring-boot-dependencies
80 1
|
6天前
|
Java Spring
nested exception is org.springframework.beans.factory.BeanCurrentlyInCreationException(Spring循环依赖问题)
nested exception is org.springframework.beans.factory.BeanCurrentlyInCreationException(Spring循环依赖问题)
|
10天前
|
XML 监控 Java
如何在Spring Boot中使用AOP
如何在Spring Boot中使用AOP