Spring源码解析系列（四）Spring Bean 的循环依赖原理（三级缓存）深入分析

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一、前言

在使用 Spring 时，你是否遇到过如下错误？

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

这说明你踩到了 循环依赖 的坑。但你可能不知道的是，Spring 为了解决这个问题，内置了一套精妙的机制 —— 三级缓存机制。

本文将深入源码、图示原理、揭示 Spring 是如何解决构造器注入无法处理、但 setter 注入能正常工作的循环依赖问题。

二、什么是循环依赖？

1. 定义

循环依赖是指在依赖注入过程中，两个或多个 Bean 相互引用，形成闭环。

例如：

@Component
public class A {
    @Autowired
    private B b;
}

@Component
public class B {
    @Autowired
    private A a;
}

当 Spring 实例化 A 时，需要注入 B，而 B 又需要注入 A，此时就出现了“鸡生蛋，蛋生鸡”的困境。

Spring 能解决哪些循环依赖？

注入方式	是否支持循环依赖
构造器注入	❌ 不支持
Setter 注入	✅ 支持
@Autowired 字段注入	✅ 支持

三、Spring 是怎么解决循环依赖的？

1. 三级缓存结构

Spring 利用 三级缓存机制 解决循环依赖问题。它们存在于 DefaultSingletonBeanRegistry 中：

/** 一级缓存：成品 Bean */
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>();

/** 二级缓存：早期暴露的 Bean（不含依赖注入和增强） */
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>();

/** 三级缓存：暴露 ObjectFactory，用于创建早期 Bean 引用 */
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>();

流程图：

四、源码分析：如何一步步解决循环依赖

源码位置：AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean

1.创建 Bean 实例（仅构造方法）

instanceWrapper = createBeanInstance(beanName, mbd, args);

这时的 Bean 是裸实例，尚未依赖注入。

2.添加到三级缓存

if (earlySingletonExposure) {
    addSingletonFactory(beanName, () -> getEarlyBeanReference(beanName, mbd, bean));
}

注册一个 ObjectFactory，供后续在 B 中注入 A 时使用。

3.属性填充（依赖注入）

populateBean(beanName, mbd, instanceWrapper);

此时如果 B 中需要 A，Spring 调用 getBean("A")，先查缓存：

• 一级缓存查不到
• 二级缓存查不到
• 查三级缓存 → 调用 ObjectFactory 创建早期引用（原始 A）

于是 B 顺利拿到 A 的早期引用，完成注入。

4.初始化 Bean（初始化方法、增强处理）

此时 B 中的 A 是一个未完成初始化的早期 Bean（可能未增强、未执行 init 方法），不过完成了循环。

五、三层缓存对比总结

缓存层级	类型	作用说明
singletonObjects	一级缓存	存放完全初始化完成的 Bean（成品）
earlySingletonObjects	二级缓存	存放早期暴露的 Bean 引用（成品前）
singletonFactories	三级缓存	存放生成早期 Bean 的工厂（ObjectFactory）

缓存流程图：

singletonFactories (三级缓存)
    ↓ 创建早期引用
earlySingletonObjects (二级缓存)
    ↓ 完成初始化后
singletonObjects (一级缓存)

六、构造器注入为何不支持循环依赖？

因为构造器注入在构造方法中就需要依赖注入完成，而 Spring 只有在构造方法执行后才能暴露 ObjectFactory，因此无法提前注入。

执行构造器时 Bean 尚未被暴露到三级缓存，因此会抛出循环依赖异常。

另外注意：Spring Boot 2.6+ 默认禁用循环依赖

如需开启，则需要加上配置

spring.main.allow-circular-references=true

七、关注后续专栏

本文是《Spring 源码解析系列》专栏的第 4 篇，后续将发布：

• 《Spring 中的事件监听机制（ApplicationEvent）源码与实战》

附录：核心源码入口

• AbstractBeanFactory#getBean
• DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton
• AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean
• addSingletonFactory()
• populateBean()

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