深入理解Spring中的循环依赖及解决方案

深入理解Spring中的循环依赖及解决方案

在Spring框架的日常使用中，"循环依赖"是一个高频出现且容易让人困惑的问题。新手往往在遇到BeanCurrentlyInCreationException时手足无措，而即使是有经验的开发者，也可能对Spring解决循环依赖的底层逻辑一知半解。本文将从概念入手，深入剖析循环依赖的产生原因、Spring的处理机制，以及实战中的解决方案。

一、什么是循环依赖？

循环依赖，顾名思义，是指两个或多个Bean之间互相依赖，形成一个闭环的依赖关系。

1.1 直观案例

最典型的循环依赖是"双向依赖"，例如：

此时在创建A对象的同时需要使用的B对象，在创建B对象的同时需要使用到A对象，A和B形成了A→B→A的闭环，导致无限等待，这就是最基础的循环依赖。

1.2 复杂场景

循环依赖也可能是多节点的闭环，例如A→B→C→A，或者更复杂的网状依赖（如A依赖B和C，B依赖C，C依赖A）。无论结构如何，核心都是"依赖关系形成了无法直接按顺序初始化的闭环"。

二、循环依赖为什么会成为问题

在讨论Spring的处理逻辑前，我们需要先理解：为什么循环依赖会导致问题？

这要从Bean的初始化流程（Bean的生命周期）说起。Spring创建Bean的核心步骤是：

1. 实例化：通过构造器创建Bean的对象（new操作）；
2. 属性注入：为Bean的依赖属性赋值（如@Autowired标注的字段）；
3. 初始化：执行@PostConstruct方法、实现InitializingBean接口的afterPropertiesSet方法等。

正常情况下，Bean的创建是"线性"的：先创建依赖的Bean，再创建当前Bean。例如A依赖B时，Spring会先创建B，再创建A并注入B。

但循环依赖打破了这种线性关系。以A→B→A为例：

• 要创建A，需要先创建B；
• 要创建B，又需要先创建A；
• 陷入"先有鸡还是先有蛋"的死循环。

三、Spring如何处理循环依赖？

Spring并非对所有循环依赖都束手无策。事实上，对于单例Bean的字段注入（或Setter注入），Spring能自动解决循环依赖，这得益于它的"三级缓存"机制。

3.1 三级缓存的核心设计

Spring通过三个缓存（称为"三级缓存"）来协调单例Bean的创建与依赖注入，这三个缓存定义在DefaultSingletonBeanRegistry中：

缓存名称	作用	级别
singletonObjects	存储完全初始化完成的单例Bean（key：Bean名称，value：Bean实例）	一级
earlySingletonObjects	存储提前暴露的未完全初始化的单例Bean（仅实例化未注入属性）	二级
singletonFactories	存储Bean工厂（用于提前暴露未初始化的Bean，避免重复创建）	三级

3.2 三级缓存解决循环依赖的流程

解决一般对象的循环依赖

以A→B→A的双向依赖为例，我们一步步拆解Spring的处理逻辑：

1. 创建A的流程：

   • Spring尝试获取A，发现三个缓存中都没有；
   • 开始创建A：先实例化A（执行构造器，得到"半成品"A，仅分配了内存，未注入属性）；
   • 将A的“半成品”对象放入二级缓存earlySingletonObjects；
   • 准备为A注入属性，发现依赖B，于是暂停A的创建，转去创建B。

2. 创建B的流程：

   • Spring尝试获取B，三个缓存中都没有；
   • 实例化B（得到"半成品"B）；
   • 将B的“半成品”放入二级缓存earlySingletonObjects；
   • 准备为B注入属性，发现依赖A，转去获取A。

3. 解决A的依赖：

   • 尝试获取A时，发现二级缓存earlySingletonObjects中有A的实例对象；
   • 取出A的"半成品"，将"半成品"A注入到B中，B的属性注入完成；
   • B完成初始化，放入一级缓存singletonObjects，并从二级缓存中移除B。

4. 完成A的创建：

   • 回到A的属性注入步骤，此时B已在一级缓存中，直接将B注入A；
   • A完成初始化，放入一级缓存singletonObjects，并从二级缓存中移除A。

最终，A和B都成为"完全体"，存储在一级缓存中，循环依赖被解决。

解决代理对象的循环依赖

以A→B→A的双向依赖为例，我们一步步拆解Spring的处理逻辑：

1. 创建A的流程：

   • Spring尝试获取A，发现三个缓存中都没有；
   • 开始创建A：先实例化A（执行构造器，得到"半成品"A，仅分配了内存，未注入属性）；
   • 将A的工厂（singletonFactory）放入三级缓存singletonFactories；
   • 准备为A注入属性，发现依赖B，于是暂停A的创建，转去创建B。

2. 创建B的流程：

   • Spring尝试获取B，三个缓存中都没有；
   • 实例化B（得到"半成品"B）；
   • 将B的工厂放入三级缓存singletonFactories；
   • 准备为B注入属性，发现依赖A，转去获取A。

3. 解决A的依赖：

   • 尝试获取A时，发现三级缓存singletonFactories中有A的工厂；
   • 通过工厂取出A的"半成品"，放入二级缓存earlySingletonObjects，并从三级缓存中移除A的工厂；
   • 将"半成品"A注入到B中，B的属性注入完成；
   • B完成初始化，放入一级缓存singletonObjects，并从二级缓存中移除B。

4. 完成A的创建：

   • 回到A的属性注入步骤，此时B已在一级缓存中，直接将B注入A；
   • A完成初始化，放入一级缓存singletonObjects，并从二级缓存中移除A。

最终，A和B都成为"完全体"，存储在一级缓存中，循环依赖被解决。

四、Spring无法解决的循环依赖场景

并非所有循环依赖都能被Spring自动处理。以下两种场景会导致BeanCurrentlyInCreationException：

4.1 构造器注入的循环依赖

如果循环依赖通过构造器注入，Spring无法解决。例如：

@Service
public class AService {private BService bService;// 构造器注入B@Autowiredpublic AService(BService bService) {this.bService = bService;}
}@Service
public class BService {private AService aService;// 构造器注入A@Autowiredpublic BService(AService aService) {this.aService = aService;}
}

原因：构造器注入要求"先获取依赖才能实例化当前Bean"。创建A时需要先创建B，创建B时又需要先创建A，而此时两者都未实例化，无法提前暴露到缓存中，导致死循环。

4.2 多例（Prototype）Bean的循环依赖

Spring默认仅处理单例（Singleton） Bean的循环依赖。对于多例（@Scope("prototype")）Bean，循环依赖会直接报错。

原因：多例Bean每次获取都会创建新实例，不会存入三级缓存（缓存仅用于单例）。因此，创建A时需要B，创建B时又需要新的A，无限创建新对象导致溢出。

五、循环依赖的解决方案

针对不同场景的循环依赖，我们可以采用以下解决方案：

5.1 解决构造器注入的循环依赖

方案1：使用@Lazy延迟初始化

@Lazy注解可以让依赖的Bean延迟到第一次使用时才初始化，而非在当前Bean创建时立即初始化。例如：

@Service
public class AService {private BService bService;@Autowiredpublic AService(@Lazy BService bService) { // 对B延迟初始化this.bService = bService;}
}

此时，Spring会为B创建一个代理对象注入A，当A第一次使用B时才会真正创建B实例，打破了初始化时的闭环。

方案2：改用字段注入或Setter注入

将构造器注入改为字段注入（@Autowired标注字段）或Setter注入，利用Spring对单例字段注入的自动处理机制：

@Service
public class AService {private BService bService;// Setter注入@Autowiredpublic void setBService(BService bService) {this.bService = bService;}
}

5.2 解决多例Bean的循环依赖

多例Bean的循环依赖无法通过缓存解决，需从设计上规避：

方案1：将多例Bean改为单例

如果业务允许，将@Scope("prototype")改为默认的单例，利用三级缓存自动处理。

方案2：通过工厂手动获取

在多例Bean中，不直接注入依赖，而是通过ApplicationContext或ObjectFactory动态获取，避免初始化时的依赖：

@Service
@Scope("prototype")
public class AService {@Autowiredprivate ObjectFactory<BService> bFactory; // 工厂public void doSomething() {BService b = bFactory.getObject(); // 需要时才获取// ...}
}

5.3 通用方案：重构代码，消除循环依赖

循环依赖往往是代码设计不合理的信号（例如职责划分不清晰）。最根本的解决方案是重构：

• 提取公共依赖：将A和B共同依赖的逻辑抽离为新的Bean（如CService），让A和B都依赖C，而非互相依赖；
• 引入中间层：通过中介者模式（Mediator）减少Bean之间的直接依赖；
• 拆分Bean职责：如果一个Bean承担过多职责，可能导致与多个Bean产生依赖，拆分后可减少依赖关系。

六、总结

Spring的循环依赖处理是其Bean管理机制的重要组成部分，核心依赖三级缓存实现单例字段注入的自动处理。但对于构造器注入和多例Bean，仍需手动干预。

在实际开发中，建议：

1. 优先通过重构消除循环依赖，这是最健康的方式；
2. 必须保留循环依赖时，单例Bean优先用字段注入，构造器注入可配合@Lazy；
3. 多例Bean尽量避免循环依赖，必要时通过工厂动态获取。

理解循环依赖的本质和Spring的处理逻辑，不仅能解决实际问题，更能帮助我们设计出更清晰、低耦合的代码结构。