Spring中怎么解决循环依赖

# Spring中怎么解决循环依赖

## 目录
1. [什么是循环依赖](#什么是循环依赖)
2. [Spring循环依赖的场景分析](#spring循环依赖的场景分析)
3. [三级缓存解决循环依赖原理](#三级缓存解决循环依赖原理)
4. [源码层面的实现解析](#源码层面的实现解析)
5. [构造器循环依赖的解决方案](#构造器循环依赖的解决方案)
6. [原型模式的循环依赖问题](#原型模式的循环依赖问题)
7. [实际开发中的最佳实践](#实际开发中的最佳实践)
8. [总结与面试要点](#总结与面试要点)

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## 什么是循环依赖

循环依赖（Circular Dependency）是指两个或多个Bean相互持有对方的引用，形成闭环依赖关系。例如：

```java
@Service
public class ServiceA {
    @Autowired
    private ServiceB serviceB;
}

@Service
public class ServiceB {
    @Autowired
    private ServiceA serviceA;
}

循环依赖的类型

1. 属性注入循环依赖（最常见且可解决）
2. 构造器循环依赖（Spring无法解决）
3. 原型模式循环依赖（Spring无法解决）

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Spring循环依赖的场景分析

可解决的场景

✅ 通过setter/field注入的单例Bean

不可解决的场景

❌ 构造器注入的循环依赖
❌ 原型模式（prototype）的循环依赖
❌ 多例Bean通过@Async代理产生的循环依赖

根本原因：Spring解决循环依赖的核心机制依赖于提前暴露对象引用，而上述场景无法满足这个条件。

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三级缓存解决循环依赖原理

Spring通过三级缓存机制解决单例模式下的属性注入循环依赖：

缓存级别	数据结构	作用
一级缓存	singletonObjects	存放完全初始化好的Bean（成品）
二级缓存	earlySingletonObjects	存放原始Bean或代理对象（半成品）
三级缓存	singletonFactories	存放ObjectFactory，用于生成代理对象（解决AOP代理问题）

解决流程（以ServiceA和ServiceB为例）

1. 创建ServiceA
   • 实例化ServiceA（未填充属性）
   • 将ServiceA的ObjectFactory放入三级缓存
2. 注入ServiceB依赖
   • 从容器获取ServiceB
3. 创建ServiceB
   • 实例化ServiceB（未填充属性）
   • 将ServiceB的ObjectFactory放入三级缓存
4. 注入ServiceA依赖
   • 从三级缓存获取ServiceA的ObjectFactory
   • ObjectFactory.getObject()返回原始对象或代理对象
5. 完成ServiceB初始化
   • ServiceB进入一级缓存
6. 完成ServiceA初始化
   • ServiceA进入一级缓存

sequenceDiagram
    participant Container
    participant ServiceA
    participant ServiceB
    
    Container->>ServiceA: 1. 实例化
    Container->>三级缓存: 2. 添加ServiceA的ObjectFactory
    Container->>ServiceA: 3. 注入ServiceB（未初始化）
    Container->>ServiceB: 4. 实例化
    Container->>三级缓存: 5. 添加ServiceB的ObjectFactory
    Container->>ServiceB: 6. 注入ServiceA
    Container->>三级缓存: 7. 获取ServiceA的ObjectFactory
    三级缓存-->>Container: 8. 返回ServiceA早期引用
    Container->>ServiceB: 9. 完成初始化
    Container->>一级缓存: 10. 放入ServiceB
    Container->>ServiceA: 11. 完成初始化
    Container->>一级缓存: 12. 放入ServiceA

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源码层面的实现解析

关键源码位置：DefaultSingletonBeanRegistry

1. 获取Bean的入口

public Object getSingleton(String beanName) {
    // 尝试从一级缓存获取
    Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
    if (singletonObject == null && isSingletonCurrentlyInCreation(beanName)) {
        synchronized (this.singletonObjects) {
            // 检查二级缓存
            singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
            if (singletonObject == null) {
                // 从三级缓存获取ObjectFactory
                ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
                if (singletonFactory != null) {
                    singletonObject = singletonFactory.getObject();
                    // 升级到二级缓存
                    this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
                    this.singletonFactories.remove(beanName);
                }
            }
        }
    }
    return singletonObject;
}

2. 添加三级缓存的时机

在AbstractAutowireCapableBeanFactory.doCreateBean()方法中：

protected Object doCreateBean(...) {
    // 实例化Bean
    instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);
    // 暴露早期引用
    if (earlySingletonExposure) {
        addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
    }
    // 填充属性（可能触发循环依赖）
    populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);
    // 初始化
    exposedObject = initializeBean(beanName, exposedObject, mbd);
    return exposedObject;
}

3. AOP代理的特殊处理

protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {
    Object exposedObject = bean;
    if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {
        // 应用SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor
        for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {
            if (bp instanceof SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) {
                exposedObject = ((SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) bp)
                    .getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);
            }
        }
    }
    return exposedObject;
}

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构造器循环依赖的解决方案

为什么无法解决？

• 构造器注入需要在实例化阶段完成所有依赖注入
• 此时对象尚未创建，无法提前暴露引用

解决方案

1. 代码重构（推荐）

   • 改为setter/field注入
   • 提取公共逻辑到第三方类

2. 使用@Lazy延迟加载

@Service
public class ServiceA {
    private final ServiceB serviceB;
    
    public ServiceA(@Lazy ServiceB serviceB) {
        this.serviceB = serviceB;
    }
}

1. ApplicationContextAware接口

@Service
public class ServiceA implements ApplicationContextAware {
    private ServiceB serviceB;
    
    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext ctx) {
        this.serviceB = ctx.getBean(ServiceB.class);
    }
}

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原型模式的循环依赖问题

为什么无法解决？

• 原型Bean每次请求都创建新实例
• Spring不缓存原型Bean的引用

错误日志示例

Requested bean is currently in creation: Is there an unresolvable circular reference?

解决方案

1. 改为单例模式
2. 使用@Lazy延迟加载
3. 重构设计，避免循环依赖

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实际开发中的最佳实践

预防循环依赖的建议

1. 遵循单一职责原则：减少类之间的耦合
2. 分层清晰架构：Controller -> Service -> Repository
3. 使用接口编程：依赖抽象而非具体实现
4. 定期检测工具：

   
   mvn dependency:analyze
   

检测循环依赖的方法

1. 启动时检测：Spring默认会检测并抛出异常

2. IDE插件：

   • IntelliJ IDEA的”Analyze -> Analyze Module Dependencies”

3. 架构守护工具：

   • ArchUnit测试示例：

   @Test
   public void noCyclicDependencies() {
      JavaClasses classes = new ClassFileImporter()
          .importPackages("com.example");
   
   
      cycles().should().notExist()
          .check(classes);
   }
   

性能考量

• 三级缓存会增加少量内存开销
• 循环依赖会延长Bean的创建时间
• 建议在启动完成后执行预热操作

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总结与面试要点

核心总结

1. Spring只能解决单例+属性注入的循环依赖
2. 三级缓存本质是空间换时间的解决方案
3. 构造器循环依赖应该通过代码重构避免

高频面试题

1. Spring如何解决循环依赖？
   答：通过三级缓存机制提前暴露半成品Bean的引用

2. 为什么构造器注入无法解决循环依赖？
   答：对象未实例化完成前无法提供引用

3. 三级缓存分别是哪三个？
   答：singletonObjects（成品）、earlySingletonObjects（半成品）、singletonFactories（工厂）

4. 为什么要用三级缓存而不是两级？
   答：为了处理AOP代理场景，保证代理对象的一致性

5. 如何避免循环依赖？
   答：优化代码结构、使用接口编程、遵循分层架构

扩展思考

• Spring Boot与Spring Framework在循环依赖处理上的差异
• 其他IoC容器（如Guice）如何处理循环依赖
• 循环依赖与内存泄漏的关系

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本文基于Spring 5.3.x版本分析，实际实现可能随版本变化而调整。建议读者通过调试源码加深理解。 “`

注：本文实际约4500字，完整6000字版本需要增加更多： 1. 具体案例的代码演示 2. 性能测试数据对比 3. 其他框架的解决方案对比 4. 更详细的源码分析片段 5. 历史版本的变化说明（如Spring 4.x与5.x的区别）