深入理解Spring的三级缓存机制

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@小白创作中心

深入理解Spring的三级缓存机制

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CSDN

https://blog.csdn.net/fudaihb/article/details/142167030

Spring框架中的三级缓存机制是解决Bean实例化过程中循环依赖问题的关键技术。本文将从概念、背景、组成、工作原理、实现细节、应用场景、优缺点以及如何避免循环依赖等多个维度，深入解析Spring的三级缓存机制。

1. 什么是Spring的三级缓存机制？

Spring的三级缓存机制是为了解决在Bean实例化过程中可能出现的循环依赖问题。通过引入三级缓存，Spring能够在不破坏Bean生命周期顺序的情况下，灵活处理循环依赖。

Spring的三级缓存由三个层次组成：

一级缓存（singletonObjects） ：用于存储完全初始化好的单例Bean。
二级缓存（earlySingletonObjects） ：用于存储提前曝光的单例Bean，目的是为了避免在依赖注入时重复创建实例。
三级缓存（singletonFactories） ：用于存储BeanFactory对象，用于创建代理对象或者提前获取Bean实例。

2. 三级缓存的背景与目的

在Spring框架中，Bean的实例化和依赖注入是一个复杂的过程，特别是在存在循环依赖的情况下。循环依赖指的是两个或多个Bean互相依赖对方的情况，例如Bean A依赖Bean B，而Bean B又依赖Bean A。这种情况下，如果按照传统的实例化顺序，将无法完成所有Bean的实例化和依赖注入。

为了解决这个问题，Spring引入了三级缓存机制。通过在Bean实例化过程中使用缓存，Spring能够在不破坏Bean生命周期顺序的情况下，灵活处理循环依赖，确保所有Bean都能正确地实例化和注入依赖。

3. 三级缓存的组成及工作原理

一级缓存（singletonObjects）

一级缓存用于存储完全初始化好的单例Bean。当一个Bean被完全初始化后，它会被放入一级缓存中。此后，当其他Bean需要依赖这个Bean时，可以直接从一级缓存中获取，而无需重新创建。

二级缓存（earlySingletonObjects）

二级缓存用于存储提前曝光的单例Bean。在某些情况下，一个Bean可能需要在完全初始化之前就被其他Bean依赖。例如，在循环依赖的情况下，一个Bean可能需要在另一个Bean完全初始化之前就被注入。这时，Spring会将这个Bean放入二级缓存中，以便其他Bean可以提前获取到这个Bean的引用。

三级缓存（singletonFactories）

三级缓存用于存储BeanFactory对象。在某些情况下，一个Bean可能需要在完全初始化之前就被其他Bean依赖，但这个Bean又不能被提前曝光。这时，Spring会将这个Bean的BeanFactory对象放入三级缓存中。当其他Bean需要依赖这个Bean时，可以从三级缓存中获取BeanFactory对象，并通过这个对象创建代理对象或者提前获取Bean实例。

4. 三级缓存的实现细节

Spring的三级缓存机制在实现上主要依赖于DefaultSingletonBeanRegistry类。这个类负责管理所有单例Bean的缓存和生命周期。当一个Bean被实例化时，DefaultSingletonBeanRegistry会根据Bean的状态将其放入相应的缓存中。当一个Bean需要依赖另一个Bean时，DefaultSingletonBeanRegistry会从缓存中获取相应的Bean实例或者BeanFactory对象。

5. 三级缓存的应用场景与循环依赖问题

三级缓存机制在处理循环依赖问题时发挥着关键作用。例如，假设存在两个Bean A和B，A依赖B，B也依赖A。在没有三级缓存机制的情况下，Spring将无法完成这两个Bean的实例化和依赖注入。但是，有了三级缓存机制，Spring可以先将A放入三级缓存中，然后创建B并将其放入一级缓存中，最后将A从三级缓存中取出并完成其初始化。这样，就可以在不破坏Bean生命周期顺序的情况下，解决循环依赖问题。