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Spring 的三级缓存机制是解决循环依赖问题的核心手段之一。通过三级缓存，Spring 能够在 Bean 的创建过程中提前暴露未完全初始化的 Bean 实例，从而解决单例 Bean 的循环依赖问题。

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什么是循环依赖？

循环依赖是指两个或多个 Bean 在初始化时相互依赖。例如：

@Component
public class A {private final B b;public A(B b) {this.b = b;}
}@Component
public class B {private final A a;public B(A a) {this.a = a;}
}

在这种情况下，A 依赖 B，而 B 又依赖 A，导致 Spring 在创建 A 和 B 时陷入死循环。

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Spring 的三级缓存

Spring 使用三级缓存来解决循环依赖问题，这三级缓存分别是：

1. 一级缓存（singletonObjects）：

   • 存储已经完全初始化完成的单例 Bean。
   • 当一个 Bean 完全初始化后，它会被放入一级缓存中。

2. 二级缓存（earlySingletonObjects）：

   • 存储提前暴露的、尚未完全初始化的 Bean 实例。
   • 如果某个 Bean 还未完成初始化，但已经被其他 Bean 依赖，Spring 会将它的实例放入二级缓存中。

3. 三级缓存（singletonFactories）：

   • 存储用于创建早期 Bean 实例的工厂对象（ObjectFactory）。
   • 当需要提前暴露一个 Bean 实例时，Spring 会使用三级缓存中的工厂对象来创建该 Bean 的早期引用。

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三级缓存的工作原理

以下是 Spring 如何利用三级缓存解决循环依赖问题的详细流程：

1. 创建 Bean A

• Spring 开始创建 A 的实例。
• 在 A 的构造器中，发现需要注入 B，因此暂停 A 的初始化，转而开始创建 B。

2. 创建 Bean B

• Spring 开始创建 B 的实例。
• 在 B 的构造器中，发现需要注入 A。
• 此时，A 还未完全初始化，但 Spring 已经为 A 创建了一个实例（未完成初始化）。

3. 提前暴露 Bean A

• Spring 将 A 的实例放入三级缓存（singletonFactories）中。
• 如果其他 Bean 需要依赖 A，Spring 会从三级缓存中获取 A 的工厂对象，并调用工厂方法生成 A 的早期引用（未完全初始化的实例）。
• 生成的早期引用会被放入二级缓存（earlySingletonObjects），并从三级缓存中移除。

4. 注入 Bean A 到 Bean B

• B 获取到 A 的早期引用，并将其注入到自己的属性中。
• B 完成初始化后，被放入一级缓存（singletonObjects）中。

5. 完成 Bean A 的初始化

• 回到 A 的初始化过程，此时 B 已经完全初始化。
• A 获取到 B 的完全初始化实例，并完成自己的初始化。
• 最终，A 被放入一级缓存中。

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三级缓存的关键点

1. 为什么需要三级缓存？

   • 如果只有二级缓存（直接存储早期引用），则无法支持某些复杂的场景，比如代理对象的创建。
   • 三级缓存允许 Spring 在需要时动态生成代理对象，而不是提前创建代理对象。

2. 代理对象的处理

   • 如果 A 或 B 是被代理的对象（如使用了 @Transactional 或 AOP），Spring 会在三级缓存中通过工厂对象生成代理对象，而不是直接暴露原始实例。
   • 这确保了即使存在循环依赖，最终注入的仍然是正确的代理对象。

3. 只支持单例 Bean

   • Spring 的三级缓存机制仅适用于单例作用域的 Bean。对于原型（Prototype）作用域的 Bean，Spring 不会缓存其实例，因此无法解决循环依赖问题。

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示例代码分析

以下是一个简单的循环依赖示例，展示了 Spring 如何通过三级缓存解决问题：

@Component
public class A {private final B b;@Autowiredpublic A(B b) {System.out.println("Initializing A");this.b = b;}
}@Component
public class B {private final A a;@Autowiredpublic B(A a) {System.out.println("Initializing B");this.a = a;}
}

执行流程

1. Spring 开始创建 A。
2. 发现 A 依赖 B，暂停 A 的初始化，开始创建 B。
3. 发现 B 依赖 A，将 A 的早期引用放入三级缓存。
4. B 获取到 A 的早期引用，完成初始化。
5. 回到 A 的初始化过程，A 获取到完全初始化的 B，完成初始化。

输出结果

Initializing A
Initializing B

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总结

Spring 的三级缓存机制通过以下步骤解决了循环依赖问题：

1. 三级缓存（singletonFactories）：存储工厂对象，用于动态生成早期引用。
2. 二级缓存（earlySingletonObjects）：存储提前暴露的早期引用。
3. 一级缓存（singletonObjects）：存储完全初始化的 Bean 实例。

这种机制确保了即使在存在循环依赖的情况下，Spring 仍然能够正确地完成 Bean 的初始化和依赖注入。然而需要注意的是，这种机制仅适用于单例 Bean，且不支持复杂的代理场景（如多层代理）。