以下舉例皆針對單例模式討論圖解參考：https://www.processon.com/view/link/60e3b0ae0e3e74200e2478ce?

1、Spring 如何創建 Bean？

對于單例 Bean 來說，在 Spring 容器整個生命周期內，有且只有一個對象。Spring 在創建 Bean 過程中，使用到了三級緩存，即 DefaultSingletonBeanRegistry.java 中定義的：

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

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

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

以 com.gyh.general 包下的 OneBean 為例，debug springboot 啟動過程，分析 spring 是如何創建 bean 的。

參考圖中spring 創建 bean的過程。其中最關鍵的幾步有：1.getSingleton(beanName, true)依次從一二三級緩存中查找 bean 對象，如果緩存中存在對象，則直接返回 (early)；2.createBeanInstance(beanName, mbd, args)選一個合適的構造函數，new 實例對象 (instance)，此時的 instance 中依賴的屬性還都是 null，屬于半成品；3.singletonFactories.put(beanName, oneSingletonFactory)利用上一步的 instance，構建一個 singletonFactory，并將其放到三級緩存中；4.populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper)填充 bean：為該 bean 定義的屬性創建對象或賦值；5.initializeBean("one",oneInstance, mbd)初始化 bean：對 bean 進行初始化或其他加工，如生成代理對象 (proxy)；6.getSingleton(beanName, false)依次在一二級緩存中查找，檢查是否有因循環依賴導致提前生成的對象，有的話與初始化后的對象是否一致；

2、Spring 如何解決循環依賴？

以 com.gyh.circular.threeCache 包下的 OneBean 和 TwoBean 為例，兩個 Bean 相互依賴（即形成閉環）。參考圖中spring 解決循環依賴的過程可知，spring 利用三級緩中的 objectFactory 生成并返回一個 early 對象，提前暴露這個 early 地址，供其他對象依賴注入使用，以此解決循環依賴問題。

3、Spring 不能解決哪些循環依賴？

3.1 循環中使用了@Async注解

3.1.1 為什么循環中使用了@Async 會報錯？

以 com.gyh.circular.async 包下的 OneBean 和 TwoBean 為例，兩個 bean 相互依賴，且 oneBean 中的方法使用了@Async 注解，此時啟動 spring 失敗，報錯信息為：

org.springframework.beans.factory.BeanCurrentlyInCreationException: Error creating bean with name 'a.one': Bean with name 'a.one' has been injected into other beans [a.two] 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 'getBeanNamesForType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.

并通過 debug 代碼，發現報錯位置在 AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean 方法內，由于 earlySingletonReference != null 且 exposedObject != bean，導致報錯。

結合流程圖中spring 解決循環依賴及上述圖片中可知：1.行 1 中 bean 為 createBeanInstance 創建的實例 (address1)2.行 2 中 exposedObject 為 initializeBean 后生成的代理對象 (address2)3.行 3 中 earlySingletonReference 為 getEarlyBeanReference 時創建的對象【此處地址同 bean (address1)】深層原因為：先前 TwoBean 在 populateBean 時已經依賴了地址為 address1 的 earlySingletonReference 對象，而此時 OneBean 經過 initializeBean 之后，返回了地址為 address2 的新對象，導致 spring 不知道哪個才是最終版的 bean，所以報錯。earlySingletonReference 是如何生成的，參考 getSingleton ("one", true) 過程。

3.1.2 循環中使用了@Async 一定會報錯嗎？

依然以 com.gyh.circular.async 包下的 OneBean 和 TwoBean 為例，兩個 bean 相互依賴，使 TwoBean (非 OneBean) 中的方法使用了@Async 注解，此時啟動 spring 成功，并未報錯。debug 代碼可知：雖然 TwoBean 使用了 @Async 注解，但其 earlySingletonReference = null; 故不會引起報錯。

深層原因為：OneBean 先被創建，TwoBean 后創建，再整條鏈路中，并未在三級緩存中查找過 TwoBean 的 objectFactory 。（OneBean 在創建過程中，被找過兩次，即 one-> two ->one；TwoBean 的創建過程中，只找過它一次，即 two ->one。)由此可得：@Async 造成循環依賴報錯的先約條件為：1.循環依賴中的 Bean 使用了 @Async 注解2.且這個 Bean，比循環內其他 Bean 先創建。3.注：一個 Bean 可能會同時存在于多個循環內；只要存在它是某個循環內第一個被創建的 Bean，那么就會報錯。

3.1.3 為什么循環中使用了 @Transactional 不會報錯？

已知使用了 @Transactional 注解的 Bean，Spring 也會為其生成代理對象，但為什么這種 Bean 在循環里時不會產生報錯呢？以 com.gyh.circular.transactional 包下的 OneBean 和 TwoBean 為例，兩個 Bean 相互依賴，且 OneBean 中的方法使用了 @Transactional 注解，啟動 Spring 成功，并不會報錯。debug 代碼可知，生成 OneBean 過程中，雖然 earlySingletonReference != null，但 initializeBean 之后的 exposedObject 和原始實例的地址相同（即 initializeBean 步驟中，并未對實例生成代理），所以不會產生報錯。

3.1.4 為什么同樣是代理會產生兩種不同的現象？同樣是生成代理對象，同樣是參與到循環依賴中，會產生不同現象的原因是：當他們處在循環依賴中時，生成代理的節點不同：1.@Transactional 在 getEarlyBeanReference 時生成代理，提前暴露出代理之后的地址（即最終地址）；2.@Async 在 initializeBean 時生成代理，導致提前暴露出去的地址不是最終地址，造成報錯。為什么 @Async 不能在 getEarlyBeanReference 時生成代理呢？對比下兩者執行的代碼過程發現：兩者都是在 AbstractAutoProxyCreator#getEarlyBeanReference 的方法對原始實例對象進行包裝，如下圖

使用 @Transactional 的 Bean 在 create proxy 時，獲取到一個 advice ，隨即生成了代理對象 proxy.?

而使用 @Async 的 Bean 在 create proxy 時，沒有獲取到 advice，不能被代理.

3.1.5 為什么 @Async 在 getEarlyBeanReference 時不能返回一個 advice？

在 AbstractAutoProxyCreator#getAdvicesAndAdvisorsForBean 方法內，其主要做的事情有：1.找到當前 spring 容器中所有的 Advisor2.返回適配當前 bean 的所有 Advisor第一步返回的 Advisor 有 BeanFactoryCacheOperationSourceAdvisor 和 BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor，并無處理 Async 相關的 Advisor.刨根問底，追查為什么第一步不會返回處理 Async 相關的 Advisor？已知使用 @Async @Transactional @Cacheable 需要提前進行開啟，即提前標注 @EnableAsync、@EnableTransactionManagement、@EnableCaching 。以 @EnableTransactionManagement、@EnableCaching 為例，在其注解定義中，引入了 Selector 類，Selector 中又引入了 Configuration 類，在 Configuration 類中，創建了對應 Advisor 并放到了 spring 容器中，所以第一步才能得到這兩個 Advisor.而 @EnableAsync 的定義中引入的 Configuration 類，創建的是 AsyncAnnotationBeanPostProcessor 并非一個 Advisor，所以第一步不會得到它，所以 @Async 的 bean 不會在這一步被代理。

3.2 構造函數引起的循環依賴

以 com.gyh.circular.constructor 包下的 OneBean 和 TwoBean 為例，兩個類的構造函數中各自依賴對方，啟動 spring，報錯：

org.springframework.beans.factory.BeanCurrentlyInCreationException: Error creating bean with name 'c.one': Requested bean is currently in creation: Is there an unresolvable circular reference?

debug 代碼可知，兩個 bean 在根據構造函數 new instance 時，就已經陷入的死循環，無法提前暴露可用的地址，所以只能報錯。

4、如何解決以上循環依賴報錯？

1.不用 @Async，將需要異步操作的方法，放到線程池中執行。（推薦）2.提出 @Async 標注的方法。（推薦）3.將使用 @Async 的方法提出到單獨的類中，該類只做異步處理，不做其他業務依賴，即避免形成循環依賴，從而解決報錯問題。參考 com.gyh.circular.async.extract 包。4.盡量不使用構造函數依賴對象。（推薦）5.破壞循環（不推薦）即不形成閉環，在開發之前，規劃好對象依賴，方法調用鏈，盡量做到不使用循環依賴。（較難，隨著迭代開發不斷變化，很可能產生循環）6.破壞創建順序（不推薦）7.由于使用 @Async 注解的所在類，比循環依賴內其他類先創建時才會報錯，那么想辦法使該類不先于其他類先創建，也可解決該問題，如：@DependsOn、@Lazy

審核編輯：李倩

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