Spring 3级缓存真的是为了解决循环依赖?

1. 先回顾下spring 创建bean 的大致流程:

1.1. bean定义注册到beanDefinationMap 中 ,beanDefinitionNames保存bean 名称

1.2. 遍历 beanDefinitionNames 调用AbstractBeanFactory#getBean方法来创建和初始化bean

image.png

1.3. getBean 的流程:

1.3.1 从缓存中获取bean(3级缓存依次获取),获取到返回
1.3.2 没有获取到 ,创建bean, 把beanName标记为正在创建中 ,反射实例化bean
1.3.3 如果bean 在创建中 , bean的对象工厂加入3级缓存
1.3.4 bean 注入属性(即属性赋值)同样根据 AbstractBeanFactory#getBean方法获取各属性的实例
1.3.5 bean 初始化 (通过BeanPostProcessor接口生成代理对象)AbstractAutowireCapableBeanFactory#initializeBean
image.png
image.png
1.3.6 如果允许提前暴露bean, 从一级和二级缓存中获取对象earlySingletonReference,如果找到, 给exposedObject 赋值 earlySingletonReference
image.png
1.3.7 返回exposedObject

2. 存在循环依赖spring创建Bean的过程

场景:假设AService 中有BService 属性 , BService 有AService属性, 此时 AService 和BService 存在循环依赖。
根据Spring 创建Bean 的流程,创建过程如下:

2.1 反射实例化AService ,放入三级缓存
2.2 注入属性BService,此时BService未创建 , 则创建BService
2.3 反射实例化BService ,放入三级缓存
2.4 注入属性AService ,此时AService已经实例化 ,并存在于三级缓存, 从三级缓存中获取并调用getObject方法获取AService,并将获取的AService 移入二级缓存(且删除三级缓存的值)
2.5 初始化BService ,将BService 放入一级缓存 ,并移除二级缓存和三级缓存的值
2.6 回到步骤2.2 , 注入属性BService 完成
2.7 完成AService 初始化 ,将AService 放入一级缓存, 并移除二级缓存和三级缓存的值。
image.png

3. 存在循环依赖但只有一级缓存会怎样

3.1 反射实例化AService ,放入一级缓存
3.2 注入属性BService ,此时BService 未实例化, 实例化BService
3.3 反射创建BService , 放入一级缓存
3.4 注入Aservice 属性 ,此时AService 已经实例化,并存在于一级缓存中
3.5 初始化BService
3.6 回到步骤3.2 ,注入BService完成
3.7 完成Aservice初始化 。

有问题?貌似没有问题!!!!!
代码论证:

    package org.springframework.test.my.cache;

import java.io.File;
import java.io.FileFilter;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Field;
import java.net.JarURLConnection;
import java.net.URL;
import java.net.URLDecoder;
import java.util.Enumeration;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.jar.JarEntry;
import java.util.jar.JarFile;


public class BeanFactory {



    private static ConcurrentHashMap<String , Object> singletonObjs = new ConcurrentHashMap<>();

    public static Object getBean(Class clz){
        if(null != singletonObjs.get(clz.getCanonicalName())) {
            return singletonObjs.get(clz.getCanonicalName());
        }
        try {
            return doCreatBean(clz);
        } catch (InstantiationException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        refresh();
        print();
    }




    private static Set<Class<?>> scan(){
        return getClasses("org.springframework.test.my.cache.beans");
    }

    public static void refresh(){
        Set<Class<?>> clzSet = scan();
        for(Class clz : clzSet){
            try {
                doCreatBean(clz);
            } catch (InstantiationException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            } catch (IllegalAccessException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }

    private static Object doCreatBean(Class clz) throws InstantiationException, IllegalAccessException {
        Object o = clz.newInstance();
        singletonObjs.put(clz.getCanonicalName() , o);
        Field[] fields = clz.getFields();
        for(Field f : fields){
            f.setAccessible(true);
            f.set(o , getBean(f.getType()));
        }


        return o;

    }

    private static void print() {
        for(String beanName : singletonObjs.keySet()){
            System.out.println("==beanName==");
            System.out.println(singletonObjs.get(beanName));
        }
    }


    public static Set<Class<?>> getClasses(String pack) {
        // 第一个class类的集合
        Set<Class<?>> classes = new LinkedHashSet<Class<?>>();
        // 是否循环迭代
        boolean recursive = true;
        // 获取包的名字 并进行替换
        String packageName = pack;
        String packageDirName = packageName.replace('.', '/');
        // 定义一个枚举的集合 并进行循环来处理这个目录下的things
        Enumeration<URL> dirs;
        try {
            dirs = Thread.currentThread().getContextClassLoader().getResources(
                    packageDirName);
            // 循环迭代下去
            while (dirs.hasMoreElements()) {
                // 获取下一个元素
                URL url = dirs.nextElement();
                // 得到协议的名称
                String protocol = url.getProtocol();
                // 如果是以文件的形式保存在服务器上
                if ("file".equals(protocol)) {
                    System.err.println("file类型的扫描");
                    // 获取包的物理路径
                    String filePath = URLDecoder.decode(url.getFile(), "UTF-8");
                    // 以文件的方式扫描整个包下的文件 并添加到集合中
                    findAndAddClassesInPackageByFile(packageName, filePath,
                            recursive, classes);
                } else if ("jar".equals(protocol)) {
                    // 如果是jar包文件
                    // 定义一个JarFile
                    System.err.println("jar类型的扫描");
                    JarFile jar;
                    try {
                        // 获取jar
                        jar = ((JarURLConnection) url.openConnection())
                                .getJarFile();
                        // 从此jar包 得到一个枚举类
                        Enumeration<JarEntry> entries = jar.entries();
                        // 同样的进行循环迭代
                        while (entries.hasMoreElements()) {
                            // 获取jar里的一个实体 可以是目录 和一些jar包里的其他文件 如META-INF等文件
                            JarEntry entry = entries.nextElement();
                            String name = entry.getName();
                            // 如果是以/开头的
                            if (name.charAt(0) == '/') {
                                // 获取后面的字符串
                                name = name.substring(1);
                            }
                            // 如果前半部分和定义的包名相同
                            if (name.startsWith(packageDirName)) {
                                int idx = name.lastIndexOf('/');
                                // 如果以"/"结尾 是一个包
                                if (idx != -1) {
                                    // 获取包名 把"/"替换成"."
                                    packageName = name.substring(0, idx)
                                            .replace('/', '.');
                                }
                                // 如果可以迭代下去 并且是一个包
                                if ((idx != -1) || recursive) {
                                    // 如果是一个.class文件 而且不是目录
                                    if (name.endsWith(".class")
                                            && !entry.isDirectory()) {
                                        // 去掉后面的".class" 获取真正的类名
                                        String className = name.substring(
                                                packageName.length() + 1, name
                                                        .length() - 6);
                                        try {
                                            // 添加到classes
                                            classes.add(Class
                                                    .forName(packageName + '.'
                                                            + className));
                                        } catch (ClassNotFoundException e) {
                                            // log
                                            // .error("添加用户自定义视图类错误 找不到此类的.class文件");
                                            e.printStackTrace();
                                        }
                                    }
                                }
                            }
                        }
                    } catch (IOException e) {
                        // log.error("在扫描用户定义视图时从jar包获取文件出错");
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return classes;
    }

    public static void findAndAddClassesInPackageByFile(String packageName,
                                                        String packagePath, final boolean recursive, Set<Class<?>> classes) {
        // 获取此包的目录 建立一个File
        File dir = new File(packagePath);
        // 如果不存在或者 也不是目录就直接返回
        if (!dir.exists() || !dir.isDirectory()) {
            // log.warn("用户定义包名 " + packageName + " 下没有任何文件");
            return;
        }
        // 如果存在 就获取包下的所有文件 包括目录
        File[] dirfiles = dir.listFiles(new FileFilter() {
            // 自定义过滤规则 如果可以循环(包含子目录) 或则是以.class结尾的文件(编译好的java类文件)
            public boolean accept(File file) {
                return (recursive && file.isDirectory())
                        || (file.getName().endsWith(".class"));
            }
        });
        // 循环所有文件
        for (File file : dirfiles) {
            // 如果是目录 则继续扫描
            if (file.isDirectory()) {
                findAndAddClassesInPackageByFile(packageName + "."
                                + file.getName(), file.getAbsolutePath(), recursive,
                        classes);
            } else {
                // 如果是java类文件 去掉后面的.class 只留下类名
                String className = file.getName().substring(0,
                        file.getName().length() - 6);
                try {
                    // 添加到集合中去
                    //classes.add(Class.forName(packageName + '.' + className));
                    //经过回复同学的提醒,这里用forName有一些不好,会触发static方法,没有使用classLoader的load干净
                    classes.add(Thread.currentThread().getContextClassLoader().loadClass(packageName + '.' + className));
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    // log.error("添加用户自定义视图类错误 找不到此类的.class文件");
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

}

image.png

至此,我们仅仅使用一级缓存就解决了循环依赖!!!!那么spring 引入3级缓存的真实目的到底是什么???

4. 使用三级缓存是否因为AOP 代理?

先看下Spring 是如何实现aop的。

4.1. spring 在实例化bean后 , 会以beanName 为key , ObejectFactory 为value 放入三级缓存中 。

通过调用ObjectFactory#getObject() 获取bean对象。


image.png

ObjectFactory#getObject() 是一个函数式接口 ,调用getObject实际调用AbstractAutowireCapableBeanFactory#getEarlyBeanReference方法

image.png

方法逻辑就是如果有SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor实现类,则返回接口的getEarlyBeanReference方法返回值,否则就是返回入参bean,即反射创建完的bean。

4.2 aop 的实现AbstractAutoProxyCreator
image.png

image.png
image.png

也就是说,spring 通过 ObjectFactory# getObejct方法提前暴露了代理对象 , 对象初始化后通过BeanPostProcessor的后置处理器生成代理对象

5. 假设只有一级缓存 生成代理对象的流程

5.1 反射实例化AService ,提前生成ASerivce的代理对象放入一级缓存
5.2 注入属性BService ,此时BService 未实例化, 实例化BService
5.3 反射创建BService , 放入一级缓存
5.4 注入Aservice 属性 ,此时AService 已经实例化,并存在于一级缓存中
5.5 初始化BService
5.6 回到步骤3.2 ,注入BService完成
5.7 完成Aservice初始化 。

有问题么? 没有问题!!!

验证: 我们注释了将对象放入三级缓存的代码 ,而直接放入一级缓存


image.png

通过启动spring 的代码 , 发现任然能解决循环依赖和 代理对象问题
所以综上,从代码的角度,一级缓存完全能解决循环依赖问题和代理对象问题

那spring 使用3级缓存的目的是什么呢?
这个问题个人的想法是 :
Spring开发者不希望循环依赖的处理影响了原本创建bean的流程,原本是在bean初始化之后,再通过后置处理来创建代理对象;如果只使用一级缓存,那势必要在实例化bean后直接创建代理对象放入缓存,这样就仅仅因为循环依赖破坏了原本的流程

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