'面試問你Spring如何解決循環依賴的時候，不要一臉懵逼了'

在關於Spring的面試中，我們經常會被問到一個問題，就是Spring是如何解決循環依賴的問題的。這個問題算是關於Spring的一個高頻面試題，因為如果不刻意研讀，相信即使讀過源碼，面試者也不一定能夠一下子思考出箇中奧祕。本文主要針對這個問題，從源碼的角度對其實現原理進行講解。

1. 過程演示

關於Spring bean的創建，其本質上還是一個對象的創建，既然是對象，讀者朋友一定要明白一點就是，一個完整的對象包含兩部分：當前對象實例化和對象屬性的實例化。在Spring中，對象的實例化是通過反射實現的，而對象的屬性則是在對象實例化之後通過一定的方式設置的。這個過程可以按照如下方式進行理解：

理解這一個點之後，對於循環依賴的理解就已經幫助一大步了，我們這裡以兩個類A和B為例進行講解，如下是A和B的聲明：

@Component
public class A {
 private B b;
 public void setB(B b) {
 this.b = b;
 }
}
@Component
public class B {
 private A a;
 public void setA(A a) {
 this.a = a;
 }
}

可以看到，這裡A和B中各自都以對方為自己的全局屬性。這裡首先需要說明的一點是，Spring實例化bean是通過ApplicationContext.getBean()方法來進行的。如果要獲取的對象依賴了另一個對象，那麼其首先會創建當前對象，然後通過遞歸的調用ApplicationContext.getBean()方法來獲取所依賴的對象，最後將獲取到的對象注入到當前對象中。

這裡我們以上面的首先初始化A對象實例為例進行講解。首先Spring嘗試通過ApplicationContext.getBean()方法獲取A對象的實例，由於Spring容器中還沒有A對象實例，因而其會創建一個A對象，然後發現其依賴了B對象，因而會嘗試遞歸的通過ApplicationContext.getBean()方法獲取B對象的實例，但是Spring容器中此時也沒有B對象的實例，因而其還是會先創建一個B對象的實例。讀者需要注意這個時間點，此時A對象和B對象都已經創建了，並且保存在Spring容器中了，只不過A對象的屬性b和B對象的屬性a都還沒有設置進去。在前面Spring創建B對象之後，Spring發現B對象依賴了屬性A，因而此時還是會嘗試遞歸的調用ApplicationContext.getBean()方法獲取A對象的實例，因為Spring中已經有一個A對象的實例，雖然只是半成品（其屬性b還未初始化），但其也還是目標bean，因而會將該A對象的實例返回。此時，B對象的屬性a就設置進去了，然後還是ApplicationContext.getBean()方法遞歸的返回，也就是將B對象的實例返回，此時就會將該實例設置到A對象的屬性b中。這個時候，注意A對象的屬性b和B對象的屬性a都已經設置了目標對象的實例了。

讀者朋友可能會比較疑惑的是，前面在為對象B設置屬性a的時候，這個A類型屬性還是個半成品。但是需要注意的是，這個A是一個引用，其本質上還是最開始就實例化的A對象。而在上面這個遞歸過程的最後，Spring將獲取到的B對象實例設置到了A對象的屬性b中了，這裡的A對象其實和前面設置到實例B中的半成品A對象是同一個對象，其引用地址是同一個，這裡為A對象的b屬性設置了值，其實也就是為那個半成品的a屬性設置了值。下面我們通過一個流程圖來對這個過程進行講解：

圖中getBean()表示調用Spring的ApplicationContext.getBean()方法，而該方法中的參數，則表示我們要嘗試獲取的目標對象。圖中的黑色箭頭表示一開始的方法調用走向，走到最後，返回了Spring中緩存的A對象之後，表示遞歸調用返回了，此時使用綠色的箭頭表示。從圖中我們可以很清楚的看到，B對象的a屬性是在第三步中注入的半成品A對象，而A對象的b屬性是在第二步中注入的成品B對象，此時半成品的A對象也就變成了成品的A對象，因為其屬性已經設置完成了。

2. 源碼講解

對於Spring處理循環依賴問題的方式，我們這裡通過上面的流程圖其實很容易就可以理解，需要注意的一個點就是，Spring是如何標記開始生成的A對象是一個半成品，並且是如何保存A對象的。這裡的標記工作Spring是使用ApplicationContext的屬性SetsingletonsCurrentlyInCreation來保存的，而半成品的A對象則是通過Map<string, objectfactory> singletonFactories來保存的，這裡的ObjectFactory是一個工廠對象，可通過調用其getObject()方法來獲取目標對象。在AbstractBeanFactory.doGetBean()方法中獲取對象的方法如下：

protected <T> T doGetBean(final String name, @Nullable final Class<T> requiredType,
 @Nullable final Object[] args, boolean typeCheckOnly) throws BeansException {
 // 嘗試通過bean名稱獲取目標bean對象，比如這裡的A對象
 Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
 // 我們這裡的目標對象都是單例的
 if (mbd.isSingleton()) {
 // 這裡就嘗試創建目標對象，第二個參數傳的就是一個ObjectFactory類型的對象，這裡是使用Java8的lamada
 // 表達式書寫的，只要上面的getSingleton()方法返回值為空，則會調用這裡的getSingleton()方法來創建
 // 目標對象
 sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
 try {
 // 嘗試創建目標對象
 return createBean(beanName, mbd, args);
 } catch (BeansException ex) {
 throw ex;
 }
 });
 }
 return (T) bean;
}

這裡的doGetBean()方法是非常關鍵的一個方法（中間省略了其他代碼），上面也主要有兩個步驟，第一個步驟的getSingleton()方法的作用是嘗試從緩存中獲取目標對象，如果沒有獲取到，則嘗試獲取半成品的目標對象；如果第一個步驟沒有獲取到目標對象的實例，那麼就進入第二個步驟，第二個步驟的getSingleton()方法的作用是嘗試創建目標對象，並且為該對象注入其所依賴的屬性。

這裡其實就是主幹邏輯，我們前面圖中已經標明，在整個過程中會調用三次doGetBean()方法，第一次調用的時候會嘗試獲取A對象實例，此時走的是第一個getSingleton()方法，由於沒有已經創建的A對象的成品或半成品，因而這裡得到的是null，然後就會調用第二個getSingleton()方法，創建A對象的實例，然後遞歸的調用doGetBean()方法，嘗試獲取B對象的實例以注入到A對象中，此時由於Spring容器中也沒有B對象的成品或半成品，因而還是會走到第二個getSingleton()方法，在該方法中創建B對象的實例，創建完成之後，嘗試獲取其所依賴的A的實例作為其屬性，因而還是會遞歸的調用doGetBean()方法，此時需要注意的是，在前面由於已經有了一個半成品的A對象的實例，因而這個時候，再嘗試獲取A對象的實例的時候，會走第一個getSingleton()方法，在該方法中會得到一個半成品的A對象的實例。然後將該實例返回，並且將其注入到B對象的屬性a中，此時B對象實例化完成。然後將實例化完成的B對象遞歸的返回，此時就會將該實例注入到A對象中，這樣就得到了一個成品的A對象。我們這裡可以閱讀上面的第一個getSingleton()方法：

@Nullable
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
 // 嘗試從緩存中獲取成品的目標對象，如果存在，則直接返回
 Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
 // 如果緩存中不存在目標對象，則判斷當前對象是否已經處於創建過程中，在前面的講解中，第一次嘗試獲取A對象
 // 的實例之後，就會將A對象標記為正在創建中，因而最後再嘗試獲取A對象的時候，這裡的if判斷就會為true
 if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
 synchronized (this.singletonObjects) {
 singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
 if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
 // 這裡的singletonFactories是一個Map，其key是bean的名稱，而值是一個ObjectFactory類型的
 // 對象，這裡對於A和B而言，調用圖其getObject()方法返回的就是A和B對象的實例，無論是否是半成品
 ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
 if (singletonFactory != null) {
 // 獲取目標對象的實例
 singletonObject = singletonFactory.getObject();
 this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
 this.singletonFactories.remove(beanName);
 }
 }
 }
 }
 return singletonObject;
}

這裡我們會存在一個問題就是A的半成品實例是如何實例化的，然後是如何將其封裝為一個ObjectFactory類型的對象，並且將其放到上面的singletonFactories屬性中的。這主要是在前面的第二個getSingleton()方法中，其最終會通過其傳入的第二個參數，從而調用createBean()方法，該方法的最終調用是委託給了另一個doCreateBean()方法進行的，這裡面有如下一段代碼：

protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)
 throws BeanCreationException {
 // 實例化當前嘗試獲取的bean對象，比如A對象和B對象都是在這裡實例化的
 BeanWrapper instanceWrapper = null;
 if (mbd.isSingleton()) {
 instanceWrapper = this.factoryBeanInstanceCache.remove(beanName);
 }
 if (instanceWrapper == null) {
 instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
 }
 // 判斷Spring是否配置了支持提前暴露目標bean，也就是是否支持提前暴露半成品的bean
 boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences 
 && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
 if (earlySingletonExposure) {
 // 如果支持，這裡就會將當前生成的半成品的bean放到singletonFactories中，這個singletonFactories
 // 就是前面第一個getSingleton()方法中所使用到的singletonFactories屬性，也就是說，這裡就是
 // 封裝半成品的bean的地方。而這裡的getEarlyBeanReference()本質上是直接將放入的第三個參數，也就是
 // 目標bean直接返回
 addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
 }
 try {
 // 在初始化實例之後，這裡就是判斷當前bean是否依賴了其他的bean，如果依賴了，
 // 就會遞歸的調用getBean()方法嘗試獲取目標bean
 populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
 } catch (Throwable ex) {
 // 省略...
 }
 return exposedObject;
}

到這裡，Spring整個解決循環依賴問題的實現思路已經比較清楚了。對於整體過程，讀者朋友只要理解兩點：

• Spring是通過遞歸的方式獲取目標bean及其所依賴的bean的；
• Spring實例化一個bean的時候，是分兩步進行的，首先實例化目標bean，然後為其注入屬性。

結合這兩點，也就是說，Spring在實例化一個bean的時候，是首先遞歸的實例化其所依賴的所有bean，直到某個bean沒有依賴其他bean，此時就會將該實例返回，然後反遞歸的將獲取到的bean設置為各個上層bean的屬性的。