透过源码，捋清楚循环依赖到底是如何解决的！

以下内容基于 Spring6.0.4。

关于 Spring 循环依赖，松哥已经连着发了三篇文章了，本篇文章松哥从源码的角度来和小伙伴们捋一捋 Spring 循环依赖到底是如何解决了。

小伙伴们一定要先熟悉前面文章的内容，否则今天的源码可能会看起来有些吃力。

接下来我通过一个简单的循环依赖的案例，来和大家梳理一下完整的 Bean 循环依赖处理流程。

1. 案例设计

假设我有如下 Bean：

@Service
public class A {
    @Autowired
    B b;
}
@Service
public class B {
    @Autowired
    A a;
}

就这样一个简单的循环依赖，默认情况下，A 会被先加载，然后在 A 中做属性填充的时候，去创建了 B，创建 B 的时候又需要 A，就会从缓存中拿到 A，大致流程如此，接下来我们结合源码来验证一下这个流程。

2. 源码分析

首先我们来看获取 Bean 的时候，如何利用这三级缓存。

小伙伴们知道，获取 Bean 涉及到的就是 getBean 方法，像我们上面这个案例，由于都是单例的形式，所以 Bean 的初始化其实在容器创建的时候就完成了。

图片

在 preInstantiateSingletons 方法中，又调用到 AbstractBeanFactory#getBean 方法，进而调用到 AbstractBeanFactory#doGetBean 方法。

图片

Bean 的初始化就是从这里开始的，我们就从这里来开始看起吧。

2.1 doGetBean

AbstractBeanFactory#doGetBean（方法较长，节选部分关键内容）：

protected  T doGetBean(
  String name, @Nullable Class requiredType, @Nullable Object[] args, boolean typeCheckOnly)
  throws BeansException {
 String beanName = transformedBeanName(name);
 Object beanInstance;
 // Eagerly check singleton cache for manually registered singletons.
 Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
 if (sharedInstance != null && args == null) {
  beanInstance = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
 }
 else {
  // Fail if we're already creating this bean instance:
  // We're assumably within a circular reference.
  if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {
   throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);
  }
  // Check if bean definition exists in this factory.
  BeanFactory parentBeanFactory = getParentBeanFactory();
  if (parentBeanFactory != null && !containsBeanDefinition(beanName)) {
   // Not found -> check parent.
   String nameToLookup = originalBeanName(name);
   if (parentBeanFactory instanceof AbstractBeanFactory abf) {
    return abf.doGetBean(nameToLookup, requiredType, args, typeCheckOnly);
   }
   else if (args != null) {
    // Delegation to parent with explicit args.
    return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, args);
   }
   else if (requiredType != null) {
    // No args -> delegate to standard getBean method.
    return parentBeanFactory.getBean(nameToLookup, requiredType);
   }
   else {
    return (T) parentBeanFactory.getBean(nameToLookup);
   }
  }
  if (!typeCheckOnly) {
   markBeanAsCreated(beanName);
  }
  StartupStep beanCreation = this.applicationStartup.start("spring.beans.instantiate")
    .tag("beanName", name);
  try {
   if (requiredType != null) {
    beanCreation.tag("beanType", requiredType::toString);
   }
   RootBeanDefinition mbd = getMergedLocalBeanDefinition(beanName);
   checkMergedBeanDefinition(mbd, beanName, args);
   // Guarantee initialization of beans that the current bean depends on.
   String[] dependsOn = mbd.getDependsOn();
   if (dependsOn != null) {
    for (String dep : dependsOn) {
     if (isDependent(beanName, dep)) {
      throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
        "Circular depends-on relationship between '" + beanName + "' and '" + dep + "'");
     }
     registerDependentBean(dep, beanName);
     try {
      getBean(dep);
     }
     catch (NoSuchBeanDefinitionException ex) {
      throw new BeanCreationException(mbd.getResourceDescription(), beanName,
        "'" + beanName + "' depends on missing bean '" + dep + "'", ex);
     }
    }
   }
   // Create bean instance.
   if (mbd.isSingleton()) {
    sharedInstance = getSingleton(beanName, () -> {
     try {
      return createBean(beanName, mbd, args);
     }
     catch (BeansException ex) {
      // Explicitly remove instance from singleton cache: It might have been put there
      // eagerly by the creation process, to allow for circular reference resolution.
      // Also remove any beans that received a temporary reference to the bean.
      destroySingleton(beanName);
      throw ex;
     }
    });
    beanInstance = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
   }
  }
 }
 return adaptBeanInstance(name, beanInstance, requiredType);
}

这个方法比较长，我来和大家说几个关键的点：

以上就是 doGetBean 方法中几个比较重要的点。

其中有两个方法我们需要展开讲一下，第一个方法就是去三级缓存中查询 Bean 的 getSingleton 方法（步骤一），第二个方法则是去获取到 Bean 实例的 getSingleton 方法（步骤六），这是两个重载方法。

接下来我们就来分析一下这两个方法。

2.2 查询三级缓存

DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton：

protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
 // Quick check for existing instance without full singleton lock
 Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
 if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
  singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
  if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
   synchronized (this.singletonObjects) {
    // Consistent creation of early reference within full singleton lock
    singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
    if (singletonObject == null) {
     singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
     if (singletonObject == null) {
      ObjectFactory singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
      if (singletonFactory != null) {
       singletonObject = singletonFactory.getObject();
       this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
       this.singletonFactories.remove(beanName);
      }
     }
    }
   }
  }
 }
 return singletonObject;
}

• 首先去 singletonObjects 中查找，这就是所谓的一级缓存，如果这里能直接找到想要的对象，那么直接返回即可。
• 如果一级缓存中不存在想要的 Bean，那么接下来就该去二级缓存 earlySingletonObjects 中查找了，二级缓存要是有我们想要的 Bean，那么也是直接返回即可。
• 二级缓存中如果也不存在，那么就是加锁然后去三级缓存中查找了，三级缓存是 singletonFactories，我们从 singletonFactories 中获取到的是一个 ObjectFactory 对象，这是一个 Lambda 表达式，调用这里的 getObject 方法最终有可能会促成提前 AOP，至于这个 Lambda 表达式的内容，松哥在前面的文章中已经和小伙伴们介绍过了，这里先不啰嗦（如何通过三级缓存解决 Spring 循环依赖）。
• 如果走到三级缓存这一步了，从三级缓存中拿到了想要的数据，那么就把数据存入到二级缓存 earlySingletonObjects 中，以备下次使用。同时，移除三级缓存中对应的数据。

当我们第一次创建 A 对象的时候，很显然三级缓存中都不可能有数据，所以这个方法最终返回 null。

2.3 获取 Bean 实例

接下来看 2.1 小节步骤六的获取 Bean 的方法。

DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton（方法较长，节选部分关键内容）：

public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory singletonFactory) {
 synchronized (this.singletonObjects) {
  Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
  if (singletonObject == null) {
   if (this.singletonsCurrentlyInDestruction) {
    throw new BeanCreationNotAllowedException(beanName,
      "Singleton bean creation not allowed while singletons of this factory are in destruction " +
      "(Do not request a bean from a BeanFactory in a destroy method implementation!)");
   }
   beforeSingletonCreation(beanName);
   boolean newSingleton = false;
   boolean recordSuppressedExceptions = (this.suppressedExceptions == null);
   if (recordSuppressedExceptions) {
    this.suppressedExceptions = new LinkedHashSet();
   }
   try {
    singletonObject = singletonFactory.getObject();
    newSingleton = true;
   }
   if (newSingleton) {
    addSingleton(beanName, singletonObject);
   }
  }
  return singletonObject;
 }
}

我们来看下 addSingleton 方法：

protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
 synchronized (this.singletonObjects) {
  this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject);
  this.singletonFactories.remove(beanName);
  this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
  this.registeredSingletons.add(beanName);
 }
}

小伙伴们看一下，一级缓存中存入 Bean，二级缓存和三级缓存移除该 Bean，同时在 registeredSingletons 集合中记录一下当前 Bean 已经创建。

所以现在的重点其实又回到了 createBean 方法了。

2.4 createBean

createBean 方法其实就到了 Bean 的创建流程了。bean 的创建流程在前面几篇 Spring 源码相关的文章中也都有所涉猎，所以今天我就光说一些跟本文主题相关的几个点。

createBean 方法最终会调用到 AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean 方法，这个方法也是比较长的，而我是关心如下几个地方：

protected Object doCreateBean(String beanName, RootBeanDefinition mbd, @Nullable Object[] args)
  throws BeanCreationException {
 // Eagerly cache singletons to be able to resolve circular references
 // even when triggered by lifecycle interfaces like BeanFactoryAware.
 boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
   isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
 if (earlySingletonExposure) {
  addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
 }
 // Initialize the bean instance.
 Object exposedObject = bean;
 try {
  populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
  exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
 }
 return exposedObject;
}

这里我比较在意的有两个地方，一个是调用 addSingletonFactory 方法向三级缓存中添加回调函数，回调函数是 getEarlyBeanReference，如果有需要，将来会通过这个回调提前进行 AOP，即使没有 AOP，就是普通的循环依赖，三级缓存也是会被调用的，这个大家继续往后看就知道了，另外还有一个比较重要的地方，在本方法一开始的时候，就已经创建出来 A 对象了，这个时候的 A 对象是一个原始 Bean，即单纯的只是通过反射把对象创建出来了，Bean 还没有经历过完整的生命周期，这里 getEarlyBeanReference 方法的第三个参数就是该 Bean，这个也非常重要，牢记，后面会用到。

第二个地方就是 populateBean 方法，当执行到这个方法的时候，A 对象已经创建出来了，这个方法是给 A 对象填充属性用的，因为接下来要注入 B 对象，就在这个方法中完成的。

由于我们第 1 小节是通过 @Autowired 来注入 Bean 的，所以现在在 populateBean 方法也主要是处理 @Autowired 注入的情况，那么这个松哥之前写过文章，小伙伴们参考@Autowired 到底是怎么把变量注入进来的？，具体的注入细节我这里就不重复了，单说在注入的过程中，会经过一个 DefaultListableBeanFactory#doResolveDependency 方法，这个方法就是用来解析 B 对象的（至于如何到达 doResolveDependency 方法的，小伙伴们参考 @Autowired 到底是怎么把变量注入进来的？一文）。

doResolveDependency 方法也是比较长，我这里贴出来和本文相关的几个关键地方：

@Nullable
public Object doResolveDependency(DependencyDescriptor descriptor, @Nullable String beanName,
  @Nullable Set autowiredBeanNames, @Nullable TypeConverter typeConverter) throws BeansException {
     //...
  Map matchingBeans = findAutowireCandidates(beanName, type, descriptor);
  if (matchingBeans.isEmpty()) {
   if (isRequired(descriptor)) {
    raiseNoMatchingBeanFound(type, descriptor.getResolvableType(), descriptor);
   }
   return null;
  }
  String autowiredBeanName;
  Object instanceCandidate;
  if (matchingBeans.size() > 1) {
   autowiredBeanName = determineAutowireCandidate(matchingBeans, descriptor);
   if (autowiredBeanName == null) {
    if (isRequired(descriptor) || !indicatesMultipleBeans(type)) {
     return descriptor.resolveNotUnique(descriptor.getResolvableType(), matchingBeans);
    }
    else {
     // In case of an optional Collection/Map, silently ignore a non-unique case:
     // possibly it was meant to be an empty collection of multiple regular beans
     // (before 4.3 in particular when we didn't even look for collection beans).
     return null;
    }
   }
   instanceCandidate = matchingBeans.get(autowiredBeanName);
  }
  else {
   // We have exactly one match.
   Map.Entry entry = matchingBeans.entrySet().iterator().next();
   autowiredBeanName = entry.getKey();
   instanceCandidate = entry.getValue();
  }
  if (autowiredBeanNames != null) {
   autowiredBeanNames.add(autowiredBeanName);
  }
  if (instanceCandidate instanceof Class) {
   instanceCandidate = descriptor.resolveCandidate(autowiredBeanName, type, this);
  }
        //...
}

而 descriptor.resolveCandidate 方法又开启了新一轮的 Bean 初始化，只不过这次初始化的 B 对象，如下：

public Object resolveCandidate(String beanName, Class requiredType, BeanFactory beanFactory)
  throws BeansException {
 return beanFactory.getBean(beanName);
}

2.5 后续流程

后续流程其实就是上面的步骤，我就直接来跟大家说一说，就不贴代码了。

现在系统调用 beanFactory.getBean 方法去查找 B 对象，结果又是走一遍本文第二小节的所有流程，当 B 创建出来之后，也要去做属性填充，此时需要在 B 中注入 A，那么又来到本文的 2.4 小节，最终又是调用到 resolveCandidate 方法去获取 A 对象。

此时，在获取 A 对象的过程中，又会调用到 doGetBean 这个方法，在这个方法中调用 getSingleton 的时候（2.1 小节的第一步），这个时候的执行逻辑就跟前面不一样了，我们再来看下这个方法的源码：

protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
 // Quick check for existing instance without full singleton lock
 Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
 if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
  singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
  if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
   synchronized (this.singletonObjects) {
    // Consistent creation of early reference within full singleton lock
    singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
    if (singletonObject == null) {
     singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
     if (singletonObject == null) {
      ObjectFactory singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
      if (singletonFactory != null) {
       singletonObject = singletonFactory.getObject();
       this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
       this.singletonFactories.remove(beanName);
      }
     }
    }
   }
  }
 }
 return singletonObject;
}

现在还是尝试从三级缓存中获取 A，此时一二级缓存中还是没有 A，但是三级缓存中有一个回调函数，当执行 singletonFactory.getObject() 方法的时候，就会触发该回调函数，这个回调函数就是我们前面 2.4 小节提到的 getEarlyBeanReference 方法，我们现在来看下这个方法：

protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {
 Object exposedObject = bean;
 if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
  for (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessorCache().smartInstantiationAware) {
   exposedObject = bp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
  }
 }
 return exposedObject;
}

这个方法有一个参数 Bean，这个参数 Bean 会经过一些后置处理器处理之后返回，后置处理器主要是看一下这个 Bean 是否需要 AOP，如果需要就进行 AOP 处理，如果不需要，直接就把这个参数 Bean 返回就行了。至于这个参数是哪来的，我在 2.4 小节中已经加黑标记出来了，这个参数 Bean 其实就是原始的 A 对象！

好了，现在 B 对象就从缓存池中拿到了原始的 A 对象，B 对象属性注入完毕，对象创建成功，进而导致 A 对象也创建成功。

大功告成。

3. 小结

老实说，如果小伙伴们认认真真看过松哥最近发的 Spring 源码文章，今天的内容很好懂～至此，Spring 循环依赖，从思路到源码，都和大家分析完毕了～感兴趣的小伙伴可以 DEBUG 走一遍哦～