关于Spring中的 * 缓存解析

Spring的 * 缓存

Spring * 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 * 缓存的源码。

（1）查看“获取Bean”的源码，注意getSingleton()方法。

public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {
? ? ? ? //第1级缓存 用于存放 已经属性赋值、完成初始化的 单列BEAN
? ? ? ? private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);
? ? ? ? //第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BEAN
? ? ? ? private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>(16);
? ? ? ? //第3级缓存 存储创建单例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集合
? ? ? ? private final Set<String> singletonsCurrentlyInCreation =
? ? ? ? ? ? ? ? Collections.newSetFromMap(new ConcurrentHashMap<>(16));
? ? ? ? //缓存查找bean ?如果第1级缓存没有，那么从第2级缓存获取。如果第2级缓存也没有，那么从第3级缓存创建，并放入第2级缓存。
? ? ? ? protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
? ? ? ? ? ? Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName); //第1级
? ? ? ? ? ? if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
? ? ? ? ? ? ? ? synchronized (this.singletonObjects) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName); //第2级
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //第3级缓存 ?在doCreateBean中创建了bean的实例后，封装ObjectFactory放入缓存的bean实例
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? if (singletonFactory != null) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //创建未赋值的bean
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? singletonObject = singletonFactory.getObject();
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //放入到第2级缓存
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //从第3级缓存删除
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? this.singletonFactories.remove(beanName);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? return singletonObject;
? ? ? ? } ??
? ? }

（2）&ldquo;添加到第1级缓存&rdquo;的源码：

?protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
? ? ? ? ? ? synchronized (this.singletonObjects) {
? ? ? ? ? ? ? ? // 放入第1级缓存
? ? ? ? ? ? ? ? this.singletonObjects.put(beanName, singletonObject);
? ? ? ? ? ? ? ? // 从第3级缓存删除
? ? ? ? ? ? ? ? this.singletonFactories.remove(beanName);
? ? ? ? ? ? ? ? // 从第2级缓存删除
? ? ? ? ? ? ? ? this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
? ? ? ? ? ? ? ? // 放入已注册的单例池里
? ? ? ? ? ? ? ? this.registeredSingletons.add(beanName);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }

（3）&ldquo;添加到第3级缓存&rdquo;的源码：

protected void addSingletonFactory(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
? ? ? ? ? ? synchronized (this.singletonObjects) {
? ? ? ? ? ? ? ? // 若第1级缓存没有bean实例
? ? ? ? ? ? ? ? if (!this.singletonObjects.containsKey(beanName)) {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 放入第3级缓存
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? this.singletonFactories.put(beanName, singletonFactory);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 从第2级缓存删除，确保第2级缓存没有该bean
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? this.earlySingletonObjects.remove(beanName);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 放入已注册的单例池里
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? this.registeredSingletons.add(beanName);
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }

（4）&ldquo;创建Bean&rdquo;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 到第3级缓存
? ? boolean earlySingletonExposure = (mbd.isSingleton() && this.allowCircularReferences &&
? ? ? ? ? ? ? ? isSingletonCurrentlyInCreation(beanName));
? ? if (earlySingletonExposure) {
? ? ? ? //添加到第3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 在实例化对象之后，就会为其创建一个 Bean 工厂，并将此工厂加入到 * 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&ldquo;完成填充属性并且执行完初始化方法&rdquo;之后再为其创建代理。但是，如果出现了循环依赖，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;
}

提前进行对象的代理工作，并在 earlyProxyReferences map中记录已被代理的对象，是为了避免在后面重复创建代理对象。

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);
? ? }
}

再次分析获取bean的方法getSingleton()方法，可知：

提前暴露的对象，虽然已实例化，但是没有进行属性填充，还没有完成初始化，是一个不完整的对象。 这个对象存放在二级缓存中，对于 * 缓存机制十分重要，是解决循环依赖一个非常巧妙的设计。

让我们来分析一下&ldquo;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&rdquo;这种循环依赖的情景。

• A 调用doCreateBean()创建Bean对象：由于还未创建，从第1级缓存singletonObjects查不到，此时只是一个半成品（提前暴露的对象），放入第3级缓存singletonFactories。

• A在属性填充时发现自己需要B对象，但是在 * 缓存中均未发现B，于是创建B的半成品，放入第3级缓存singletonFactories。

• B在属性填充时发现自己需要A对象，从第1级缓存singletonObjects和第2级缓存earlySingletonObjects中未发现A，但是在第3级缓存singletonFactories中发现A，将A放入第2级缓存earlySingletonObjects，同时从第3级缓存singletonFactories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1级缓存singletonObjects中（此时B是一个完整的对象），同时从第3级缓存singletonFactories和第2级缓存earlySingletonObjects中删除。

• A得到&ldquo;对象B的完整实例&rdquo;，将B注入到A中。

• A完成属性填充，执行初始化方法，并放入到第1级缓存singletonObjects中。

在创建过程中，都是从第 * 缓存(对象工厂创建不完整对象)，将提前暴露的对象放入到第二级缓存；从第二级缓存拿到后，完成初始化，并放入第一级缓存。

spring * 缓存代码流程图

来源：https://evernote.blog.csdn.net/article/details/122963121