Spring三级缓存

我们获取bean的步骤如下

->org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#getBean(java.lang.String)
 ->org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#doGetBean
  ->org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton(java.lang.String)
   ->org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton(java.lang.String, boolean)

查看getSingleton()方法

protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
                // 1
        Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
        if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
            synchronized (this.singletonObjects) {
                                // 2
                singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
                if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
                                        // 3
                    ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
                    if (singletonFactory != null) {
                                                // 4
                        singletonObject = singletonFactory.getObject();
                        this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
                        this.singletonFactories.remove(beanName);
                    }
                }
            }
        }
        return singletonObject;
    }

说明
1处,在最上层的缓存singletonObjects中,获取单例bean,这里面拿到的bean,直接可以使用;如果没取到,则进入2处

2处,在2级缓存earlySingletonObjects中,查找bean;

3处,如果在2级缓存中,还是没找到,则在3级缓存中查找对应的工厂对象,利用拿到的工厂对象(工厂对象中,有3个field,一个是beanName,一个是RootBeanDefinition,一个是已经创建好的,但还没有注入属性的bean),去获取包装后的bean,或者说,代理后的bean。

什么是已经创建好的,但没有注入属性的bean?

比如一个bean,有10个字段,你new了之后,对象已经有了,内存空间已经开辟了,堆里已经分配了该对象的空间了,只是此时的10个field还是null。


对应的三个map


    /** Cache of singleton objects: bean name --> bean instance */
    private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);

    /** Cache of singleton factories: bean name --> ObjectFactory */
    private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);

    /** Cache of early singleton objects: bean name --> bean instance */
    private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);

它们的作用是什么?

  1. singletonObjects 用来放完全初始化的bean
  2. earlySingletonObjects 用来放实例化了,但还未完全初始化的bean
  3. singletonFactories 则用来放代理bean

问题

  1. 如果只用一个map会存在什么问题?

一级缓存的问题在于,就1个map,里面既有完整的已经ready的bean,也有不完整的,尚未设置field的bean。
如果这时候,有其他线程去这个map里获取bean来用怎么办?拿到的bean,不完整,怎么办呢?属性都是null,直接空指针了。

所以就有了放未完全初始化的bean的map

  1. 那为什么有需要三个map?

那是因为spring中还存在代理对象

  1. 而为什么使用一个工厂模式?

那是因为并不是所有对象都需要代理对象,使用工厂模式可以实现懒加载



我们再继续看怎么创建Bean的

->org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#getBean(java.lang.String)
 ->org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#doGetBean
  ->org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton(java.lang.String)
   ->org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton(java.lang.String, boolean)
    ->org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#createBean(RootBeanDefinition, java.lang.Object[])
      ->org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean

doCreateBean()代码如下

protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final Object[] args) {
        // 1 
        BeanWrapper instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
        final Object bean = instanceWrapper.getWrappedInstance();
        
        if (earlySingletonExposure) {
            // 2
            addSingletonFactory(beanName, new ObjectFactory() {
                @Override
                public Object getObject() throws BeansException {
                    return getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean);
                }
            });
        }

        // 3 
        Object exposedObject = bean;
        // 4
        populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
        
        // 5
        if (exposedObject != null) {
            exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
        }

        if (earlySingletonExposure) {
            // 6
            Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);
            
            if (earlySingletonReference != null) {
                // 7
                if (exposedObject == bean) {
                    exposedObject = earlySingletonReference;
                }
                else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {
                    // 8
                    ...
                }
            }
        }

        return exposedObject;
    }

说明
上面流程中,做了部分删减。但基本创建一个bean,就这几步了。
1处,创建bean对象,此时,属性什么的全是null,可以理解为,只是new了,field还没设置
2处,添加到第三级缓存;加进去的,只是个factory,只有循环依赖的时候,才会发挥作用
3处,把原始bean,存到exposedObject
4处,填充属性;循环依赖情况下,A/B循环依赖。假设当前为A,那么此时填充A的属性的时候,会去:new B;
填充B的field,发现field里有一个是A类型,然后就去getBean("A"),然后走到第三级缓存,拿到了A的ObjectFactory,然后调用ObjectFactory,然后调用AOP的后置处理器类:getEarlyBeanReference,拿到代理后的bean(假设此处切面满足,要创建代理);
经过上面的步骤后,B里面,field已经填充ok,其中,且填充的field是代理后的A,这里命名为proxy A。
B 继续其他的后续处理。
B处理完成后,被填充到当前的origin A(原始A)的field中
5处,对A进行后置处理,此时调用aop后置处理器的,postProcessAfterInitialization;此时不会再去调用wrapIfNecessary(后面会再说明),所以这里直接返回原始A,即 origin A
6处,去缓存里获取A,拿到的A,是proxy A
7处,我们梳理下:
exposedObject:origin A
bean:原始A
earlySingletonReference: proxy A
此时,下面这个条件是满足的,所以,exposedObject,最终被替换为proxy A:

if (exposedObject == bean) {
    exposedObject = earlySingletonReference;
}

最后我们再来着重说明下5处为什么返回的是原始A

org.springframework.aop.framework.autoproxy.AbstractAutoProxyCreator#getEarlyBeanReference

public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
// 1
        if (!this.earlyProxyReferences.contains(cacheKey)) {
            this.earlyProxyReferences.add(cacheKey);
        }
        return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
    }

1处,往field:

private final Set<Object> earlyProxyReferences =
      Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<Object, Boolean>(16));

里,加了个cachekey,这个cachekey,主要也就是如下的字符串,用来唯一标识而已。

protected Object getCacheKey(Class<?> beanClass, String beanName) {
        return beanClass.getName() + "_" + beanName;
    }

我们可以看看这个field在哪里被用到了。


image.png

也就两处,一处就是当前位置;另外一处,下面讲。

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。

postProcessBeforeInitialization

public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName) {
   return bean;
}

这一处,没做处理。
postProcessAfterInitialization

public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) throws BeansException {
        if (bean != null) {
            Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
            // 1
            if (!this.earlyProxyReferences.contains(cacheKey)) {
                return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
            }
        }
        return bean;
    }

这里,1处这个判断哈,就用到了前面我们说的那个field。那个field,只在两处用,一处就是调用getEarlyBeanReference,会往里面把当前bean的key放进去;另外一处,就是这里。

这里判断,如果field里不包含当前bean,就去调用wrapIfNecessary;如果包含(意味着,getEarlyBeanReference处理过了),就不调用了。

这里,说到底,就是保证了,wrapIfNecessary只被调用一次。


image.png

看吧,wrapIfNecessary也就这两处被调用了。

所以,我们可以得出结论,在aop这个beanPostProcessor中,有多处机会可以返回一个proxy对象,但是,最终,只要在其中一处处理了,其他处,根本不再继续处理。

另外,还有一点很重要,在这个aop beanPostProcessor中,传入了原始的bean,我们会去判断,是否要给它创建代理,如果要,就创建;如果不要则:

返回原始对象。


小结
Spring处理循环依赖,是使用了java对象,实例化->属性赋值->初始化的特性,在属性赋值之前提前暴露.所以也只能处理set注入
如果使用构造器则直接初始化了

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