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圖解 Spring 循環依賴,寫得太好了!

:2020年05月11日 Java面試那些事兒
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Spring如何解決的循環依賴,是近兩年流行起來的一道Java面試題。其實筆者本人對這類框架源碼題還是持一定的懷疑態度的。如果筆者作為面試官,可能會問一些諸如“如果注入的屬性為null,你會從哪幾個方向...

Spring如何解決的循環依賴,是近兩年流行起來的一道Java面試題。

其實筆者本人對這類框架源碼題還是持一定的懷疑態度的。

如果筆者作為面試官,可能會問一些諸如“如果注入的屬性為null,你會從哪幾個方向去排查”這些場景題。

那么既然寫了這篇文章,閑話少說,發車看看Spring是如何解決的循環依賴,以及帶大家看清循環依賴的本質是什么。

# 正文

通常來說,如果問Spring內部如何解決循環依賴,一定是單默認的單例Bean中,屬性互相引用的場景。

比如幾個Bean之間的互相引用:

甚至自己“循環”依賴自己:

先說明前提:原型(Prototype)的場景是不支持循環依賴的,通常會走到AbstractBeanFactory類中下面的判斷,拋出異常。

if (isPrototypeCurrentlyInCreation(beanName)) {

throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName);

}

原因很好理解,創建新的A時,發現要注入原型字段B,又創建新的B發現要注入原型字段A...

這就套娃了, 你猜是先StackOverflow還是OutOfMemory?

Spring怕你不好猜,就先拋出了BeanCurrentlyInCreationException

基于構造器的循環依賴,就更不用說了,官方文檔都攤牌了,你想讓構造器注入支持循環依賴,是不存在的,不如把代碼改了。

那么默認單例的屬性注入場景,Spring是如何支持循環依賴的?

# Spring解決循環依賴

首先,Spring內部維護了三個Map,也就是我們通常說的三級緩存。

筆者翻閱Spring文檔倒是沒有找到三級緩存的概念,可能也是本土為了方便理解的詞匯。

在Spring的DefaultSingletonBeanRegistry類中,你會赫然發現類上方掛著這三個Map:

  • singletonObjects 它是我們最熟悉的朋友,俗稱“單例池”“容器”,緩存創建完成單例Bean的地方。

  • singletonFactories 映射創建Bean的原始工廠

  • earlySingletonObjects 映射Bean的早期引用,也就是說在這個Map里的Bean不是完整的,甚至還不能稱之為“Bean”,只是一個Instance.

后兩個Map其實是“墊腳石”級別的,只是創建Bean的時候,用來借助了一下,創建完成就清掉了。

所以筆者前文對“三級緩存”這個詞有些迷惑,可能是因為注釋都是以Cache of開頭吧。

為什么成為后兩個Map為墊腳石,假設最終放在singletonObjects的Bean是你想要的一杯“涼白開”。

那么Spring準備了兩個杯子,即singletonFactories和earlySingletonObjects來回“倒騰”幾番,把熱水晾成“涼白開”放到singletonObjects中。

閑話不說,都濃縮在圖里。

上面的是一張GIF,如果你沒看到可能還沒加載出來。三秒一幀,不是你電腦卡。

筆者畫了17張圖簡化表述了Spring的主要步驟,GIF上方即是剛才提到的三級緩存,下方展示是主要的幾個方法。

當然了,這個地步你肯定要結合Spring源碼來看,要不肯定看不懂。

如果你只是想大概了解,或者面試,可以先記住筆者上文提到的“三級緩存”,以及下文即將要說的本質。

# 循環依賴的本質

上文了解完Spring如何處理循環依賴之后,讓我們跳出“閱讀源碼”的思維,假設讓你實現一個有以下特點的功能,你會怎么做?

  • 將指定的一些類實例為單例

  • 類中的字段也都實例為單例

  • 支持循環依賴

舉個例子,假設有類A:

public class A {

private B b;

}

類B:public class B {

private A a;

}

說白了讓你模仿Spring:假裝A和B是被@Component修飾,

并且類中的字段假裝是@Autowired修飾的,處理完放到Map中。

其實非常簡單,筆者寫了一份粗糙的代碼,可供參考:

/**

* 放置創建好的bean Map

*/

private static Map<String, Object> cacheMap = new HashMap<>(2);

public static void main(String[] args) {

// 假裝掃描出來的對象

Class[] classes = {A.class, B.class};

// 假裝項目初始化實例化所有bean

for (Class aClass : classes) {

getBean(aClass);

}

// check

System.out.println(getBean(B.class).getA() == getBean(A.class));

System.out.println(getBean(A.class).getB() == getBean(B.class));

}

@SneakyThrows

private static <T> T getBean(Class<T> beanClass) {

// 本文用類名小寫 簡單代替bean的命名規則

String beanName = beanClass.getSimpleName().toLowerCase();

// 如果已經是一個bean,則直接返回

if (cacheMap.containsKey(beanName)) {

return (T) cacheMap.get(beanName);

}

// 將對象本身實例化

Object object = beanClass.getDeclaredConstructor().newInstance();

// 放入緩存

cacheMap.put(beanName, object);

// 把所有字段當成需要注入的bean,創建并注入到當前bean中

Field[] fields = object.getClass().getDeclaredFields();

for (Field field : fields) {

field.setAccessible(true);

// 獲取需要注入字段的class

Class<?> fieldClass = field.getType();

String fieldBeanName = fieldClass.getSimpleName().toLowerCase();

// 如果需要注入的bean,已經在緩存Map中,那么把緩存Map中的值注入到該field即可

// 如果緩存沒有 繼續創建

field.set(object, cacheMap.containsKey(fieldBeanName)

? cacheMap.get(fieldBeanName) : getBean(fieldClass));

}

// 屬性填充完成,返回

return (T) object;

}

這段代碼的效果,其實就是處理了循環依賴,并且處理完成后,cacheMap中放的就是完整的“Bean”了

這就是“循環依賴”的本質,而不是“Spring如何解決循環依賴”。

之所以要舉這個例子,是發現一小部分盆友陷入了“閱讀源碼的泥潭”,而忘記了問題的本質。

為了看源碼而看源碼,結果一直看不懂,卻忘了本質是什么。

如果真看不懂,不如先寫出基礎版本,逆推Spring為什么要這么實現,可能效果會更好。

what?問題的本質居然是two sum!

看完筆者剛才的代碼有沒有似曾相識?沒錯,和two sum的解題是類似的。

不知道two sum是什么梗的,筆者和你介紹一下:

two sum是刷題網站leetcode序號為1的題,也就是大多人的算法入門的第一題。

常常被人調侃,有算法面的公司,被面試官欽定了,合的來。那就來一道two sum走走過場。

問題內容是:給定一個數組,給定一個數字。返回數組中可以相加得到指定數字的兩個索引。

比如:給定nums = [2, 7, 11, 15], target = 9

那么要返回 [0, 1],因為2 + 7 = 9

這道題的優解是,一次遍歷+HashMap:

class Solution {

public int[] twoSum(int[] nums, int target) {

Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();

for (int i = 0; i < nums.length; i++) {

int complement = target - nums[i];

if (map.containsKey(complement)) {

return new int[] { map.get(complement), i };

}

map.put(nums[i], i);

}

throw new IllegalArgumentException("No two sum solution");

}

}

//作者:LeetCode

//鏈接:https://leetcode-cn.com/problems/two-sum/solution/liang-shu-zhi-he-by-leetcode-2/

//來源:力扣(LeetCode)

先去Map中找需要的數字,沒有就將當前的數字保存在Map中,如果找到需要的數字,則一起返回。

和筆者上面的代碼是不是一樣?

先去緩存里找Bean,沒有則實例化當前的Bean放到Map,如果有需要依賴當前Bean的,就能從Map取到。

# 結尾

如果你是上文筆者提到的“陷入閱讀源碼的泥潭”的讀者,上文應該可以幫助到你。

可能還有盆友有疑問,為什么一道“two-sum”,Spring處理的如此復雜?

這個想想Spring支持多少功能就知道了,各種實例方式..各種注入方式..各種Bean的加載,校驗..各種callback,aop處理等等..

Spring可不只有依賴注入,同樣Java也不僅是Spring。如果我們陷入了某個“牛角尖”,不妨跳出來看看,可能會更佳清晰哦。

[我要糾錯]
文:王振袢&發表于江蘇
關鍵詞: Spring 如何 解決 循環 依賴

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