Spring三级缓存是为了解决对象间的循环依赖问题。
A依赖B，B依赖A，这就是一个简单的循环依赖。
我们来先看看三级缓存的源码：
获取Bean的源码
public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {
//1级缓存 用于存放 已经属性赋值 初始化后的 单列BEAN
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);
//2级缓存 用于存在已经实例化，还未做代理属性赋值操作的 单例
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);
//3级缓存 存储单例BEAN的工厂
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);
//已经注册的单例池里的beanName
private final Set<String> registeredSingletons = new LinkedHashSet<>(256);
//正在创建中的beanName
private final Set<String> singletonsCurrentlyInCreation =
Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(16));
//缓存查找bean 如果1级没有，从2级获取,也没有,从3级创建放入2级
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName); //1级
if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
synchronized (this.singletonObjects) {
singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName); //2级
if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
//3级缓存 在doCreateBean中创建了bean的实例后，封装ObjectFactory放入缓存的
ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
if (singletonFactory != null) {
//创建未赋值的bean
singletonObject = singletonFactory.getObject();
//放入到二级缓存
this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
//从三级缓存删除
this.singletonFactories.remove(beanName);
}
}
}
}
return singletonObject;
}
}
注意上面的getSingleton()方法
添加到1级缓存
protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
synchronized (this.singletonObjects) {
//放入一级缓存
this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject);
//从三级缓存删除
this.singletonFactories.remove(beanName);
//从二级缓存删除
this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
this.registeredSingletons.add(beanName);
}
}
添加到三级缓存
protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
synchronized (this.singletonObjects) {
if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {
//一级缓存没有，放入三级缓存
this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);
//从二级缓存删除，确保二级缓存没有该bean
this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
this.registeredSingletons.add(beanName);
}
}
}
创建Bean的源码
protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, Object[] args) throws BeanCreationException {
BeanWrapper instanceWrapper = null;
if (instanceWrapper == null) {
//实例化对象
instanceWrapper = this.createBeanInstance(beanName, mbd, args);
}
final Object bean = instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedInstance() : null;
Class<?> beanType = instanceWrapper != null ? instanceWrapper.getWrappedClass() : null;
//判断是否允许提前暴露对象，如果允许，则直接添加一个 ObjectFactory 到三级缓存
boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
if (earlySingletonExposure) {
//添加三级缓存
addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}
//填充属性
this.populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
//执行初始化方法，并创建代理
exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
return exposedObject;
}
通过这段代码，我们可以知道Spring 在实例化对象的之后，就会为其创建一个 Bean 工厂，并将此工厂加入到三级缓存中。
因此，Spring 一开始提前暴露的并不是实例化的 Bean，而是将 Bean 包装起来的 ObjectFactory。为什么要这么做呢？
这实际上涉及到 AOP，如果创建的 Bean是有代理的，那么注入的就应该是代理 Bean，而不是原始的 Bean。但是 Spring一开始并不知道 Bean是否会有循环依赖，通常情况下（没有循环依赖的情况下），Spring 都会在完成填充属性，并且执行完初始化方法之后再为其创建代理。但是，如果出现了循环依赖的话，Spring 就不得不为其提前创建代理对象，否则注入的就是一个原始对象，而不是代理对象。因此，这里就涉及到应该在哪里提前创建代理对象？
Spring 的做法就是在 ObjectFactory 中去提前创建代理对象。它会执行 getObject() 方法来获取到 Bean。实际上，它真正执行的方法如下：
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;
// 如果需要代理，这里会返回代理对象；否则返回原始对象
exposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
}
}
}
return exposedObject;
}
因为提前进行了代理，避免对后面重复创建代理对象，会在 earlyProxyReferences 中记录已被代理的对象。
public abstract class AbstractAutoProxyCreator extends ProxyProcessorSupport
implements SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor, BeanFactoryAware {
@Override
public Object getEarlyBeanReference(Object bean, String beanName) {
Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
// 记录已被代理的对象
this.earlyProxyReferences.put(cacheKey, bean);
return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
}
}
我们回到获取bean的方法getSingleton()
//缓存查找bean 如果1级没有，从2级获取,也没有,从3级创建放入2级
protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName); //1级
if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
synchronized (this.singletonObjects) {
singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName); //2级
if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
//3级缓存 在doCreateBean中创建了bean的实例后，封装ObjectFactory放入缓存的
ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
if (singletonFactory != null) {
//创建未赋值的bean
singletonObject = singletonFactory.getObject();
//放入到二级缓存
this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
//从三级缓存删除
this.singletonFactories.remove(beanName);
}
}
}
}
return singletonObject;
}
这里有个比较重要的点。
提前暴露的对象，对象实例化，但是没有进行属性填充，还没有初始化，是一个不完整的对象， 这个对象存放在二级缓存中，这个对象在三级缓存中十分重要，是解决循环依赖一个非常巧妙的地方。
让我们来分析一下“A的某个field或者setter依赖了B的实例对象，同时B的某个field或者setter依赖了A的实例对象”这种循环依赖的情景。
- A
doCreateBean()初始化，由于还未创建，从一级缓存查不到，此时只是一个半成品（提前暴露的对象），放入三级缓存singletonFactories; - A发现自己需要B对象，但是三级缓存中未发现B，创建B的半成品，放入
singletonFactories; - B发现自己需要A对象，从一级缓存
singletonObjects和二级缓存earlySingletonObjects中未发现A，但是在三级缓存singletonFactories中发现A，将A放入二级缓存earlySingletonObjects，同时从三级缓存删除； - 将A注入到对象B中；
- B完成属性填充，执行初始化方法，将自己放入第一级缓存中（此时B是一个完整的对象）；
- A得到对象B，将B注入到A中；
- A完成属性填充，初始化，并放入到一级缓存中。
在创建过程中，都是从三级缓存(对象工程创建不完整对象)，将提前暴露的对象放入到二级缓存，从二级缓存拿到后，完成初始化，放入一级缓存。
