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Spring三级缓存

IT枫斗者大约 6 分钟Java八股文Java八股文Spring三级缓存

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这页建议按“循环依赖是什么 -> 三级缓存是什么 -> 三级缓存的设计理由”顺序复习。
面试时优先说主流程，再补 AOP 代理和边界条件，答案会更完整。

本文以 Spring Framework 6.2.0 的单例创建源码为准，讨论普通 Bean 的字段 / Setter 注入循环，且前提是允许循环引用。Framework 的 AbstractAutowireCapableBeanFactory 默认允许尝试解决循环引用；Spring Boot 从 2.6 起默认禁止循环引用，不能把框架的处理能力理解成 Boot 应用默认可启动。

Boot 2.6 的 spring.main.allow-circular-references=true 可恢复这种尝试，但不能解决所有闭环。应优先拆分职责或调整依赖方向。参见 Boot 2.6 官方发布说明。

1、什么是循环依赖？

回答提示：

  • A 依赖 B，B 又依赖 A。
  • 在 Spring Bean 创建时会造成“对象还没创建完就被别人依赖”的问题。

参考回答：

  • 循环依赖本质是依赖闭环；在允许且能够提前暴露实例的场景，Spring 可用早期引用完成依赖装配，否则会报创建异常。

2、Bean 创建的三个阶段

  1. 实例化（通过构造器或工厂方法等获得对象；此时构造器参数必须已能解析）。
  2. 属性填充（依赖注入）。
  3. 初始化（执行初始化逻辑、后置处理器）。

3、三级缓存分别存什么？

  1. 一级缓存 singletonObjects：正常创建流程中已完成初始化的单例引用，可能是代理。手工注册单例不由该缓存保证初始化。
  2. 二级缓存 earlySingletonObjects：已经取得的早期引用，可能是原始对象，也可能是代理；其目标对象尚未完成初始化。
  3. 三级缓存 singletonFactories：ObjectFactory<?>，用于按需取得早期引用，不是重新实例化 Bean 的工厂，也不是 FactoryBean。

4、三级缓存如何解决循环依赖？

回答提示：

  • A 实例化后，在单例、允许循环引用且正在创建的条件下，将取得早期引用的工厂放入三级缓存。
  • 创建 B 时发现依赖 A，从三级缓存拿到 A 的早期引用。
  • B 完成初始化后回填给 A，最后 A 完成初始化。

参考回答：

  • 通过工厂延迟取得早期引用，再缓存这一引用，让后续依赖方复用。

以先创建 A、A 和 B 相互通过属性注入为例（示意省略锁和异常处理）：

实例化 A → 注册三级工厂 () -> getEarlyBeanReference(A)
  填充 A.b → 实例化 B → 填充 B.a
    查 A：一级未命中 → 二级未命中 → 调用三级工厂
    将 A 的早期引用放入二级，移除 A 的三级工厂
  B 初始化完成 → B 进入一级 → 注入 A.b
A 初始化完成 → 必要时复用二级中的早期引用
A 进入一级，清除 A 的二级和三级条目

这不是每个 Bean 都必经的“三级逐层升级”：没有人请求 A 的早期引用时，三级工厂不会被调用，也不会产生二级条目。查找早期引用还受“正在创建”和 allowEarlyReference 等条件约束。具体见官方源码 DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton / addSingleton 与 AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean。

5、为什么不能只用二级缓存？

回答提示：

  • “二级缓存只能存原始对象，不能存代理”并不准确；缓存本身当然可以存代理。
  • 只考虑无代理的属性注入闭环，缓存原始对象即可打破闭环；即使有代理，也可以设计为实例化后立即生成并缓存早期代理，但这会改变代理创建时机。
  • Spring 的三级工厂将早期引用的处理延迟到真正发生回查时，二级缓存则复用处理结果，避免反复取得不同的早期引用。

参考回答：

  • 三级不是解决循环依赖的理论最少层数，而是 Spring 为按需提前暴露引用、配合后置处理器所采用的实现设计。

6、三级缓存和 AOP 的关系

  1. 工厂调用 getEarlyBeanReference，由 SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor 参与处理；标准自动代理创建器 AbstractAutoProxyCreator 可在这里返回代理。
  2. 自动代理创建器记录早期处理过的对象，正常初始化后避免重复代理；Bean 工厂在最终暴露时复用早期引用，保持依赖方与容器取得的引用一致。
  3. 代理指向的目标仍可能未完成属性填充或初始化，不能据此在构造器、初始化回调中随意调用对方业务方法。
  4. 并非所有后置处理器都支持提前代理。如果先注入原始引用、后来又包装成不同对象，默认配置下容器可能因引用不一致而抛出 BeanCurrentlyInCreationException，不能笼统承诺“AOP 加循环依赖一定成功”。

参见 AbstractAutoProxyCreator#getEarlyBeanReference / postProcessAfterInitialization 官方源码。

7、循环依赖的边界条件（常见追问）

  1. 三级缓存主要支持允许循环引用时、可提前暴露实例的单例 Bean 属性注入闭环，不能保证所有此类闭环都成功。
  2. A、B 互相直接要求对方作为构造器参数时，实例还未产生，无法注册早期工厂，因此不能用这套机制解决。混合构造器和属性注入的闭环还可能受创建顺序影响。
  3. 原型 Bean 不走单例缓存体系，也不适用这套机制。

官方 依赖注入文档的 Circular dependencies 小节 说明了构造器闭环的异常与 Setter 注入的早期引用风险。

8、面试表达模板

可直接复述：

  • 在允许循环引用的前提下，Spring 可通过三级缓存处理部分单例 Bean 属性注入闭环；Boot 从 2.6 起默认禁止循环引用。
  • 一级放成品、二级放早期对象、三级放工厂，核心价值是支持代理对象按需提前暴露。
  • 三级缓存支持按需取得早期引用，二级缓存复用该引用；三级并不是解决闭环的理论最少层数。