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深度解析 Spring 源碼：三級緩存機制探究
Cloud computing and code
2024年05月05日 17:55 473
Pinwu
本文摘要
Spring框架中的三級緩存機制包括：一級存儲完整bean，二級解決循環依賴提前暴露，三級存儲bean工廠支持AOP。它確保了單例bean的創建和管理，支持循環依賴和AOP，通過高效利用緩存提高了應用程序的穩定性和性能。
Spring 框架中的三級緩存機制主要與 `AbstractAutowireCapableBeanFactory` 類中的 `doCreateBean` 方法在解析和創建單例 bean 時所使用的緩存有關。這個機制主要用於解決循環依賴的問題，尤其是在構造器註入的場景下。以下是對 Spring 三級緩存機制的深度解析：
1. 三級緩存的定義
* 一級緩存（singletonObjects）：存儲完全初始化好的 bean，即 bean 的所有屬性都已被設置，並且完成了初始化方法（如果有的話）的調用。
* 二級緩存（earlySingletonObjects）：存儲提前暴露的 bean 實例的原始對象（即未完成屬性填充的對象）。這個緩存主要是為了解決循環依賴的問題。當一個 bean 的創建依賴於另一個尚未創建完成的 bean 時，這個尚未完成的 bean 會被提前暴露到這個二級緩存中，供其他 bean 使用。
* 三級緩存（singletonFactories）：存儲 bean 的工廠對象（`ObjectFactory`），用於創建 bean 的實例。這個緩存主要用於解決 AOP 代理的問題。當 bean 需要被 AOP 代理時，Spring 會在這個緩存中保存一個能夠創建代理對象的工廠，而不是直接保存代理對象本身。
2. 緩存的使用流程
1. 創建 bean：當一個 bean 需要被創建時，Spring 首先會檢查一級緩存（singletonObjects）中是否存在該 bean 的實例。如果存在，則直接返回；否則，進入下一步。
2. 檢查是否存在循環依賴：在創建 bean 的過程中，如果發現該 bean 依賴於另一個尚未創建完成的 bean（即存在循環依賴），那麼 Spring 會嘗試從二級緩存（earlySingletonObjects）中獲取該依賴 bean 的實例。如果找到了，則使用該實例；否則，繼續下一步。
3. 提前暴露 bean：如果發現了循環依賴，但是二級緩存中沒有該依賴 bean 的實例，那麼 Spring 會提前將該 bean 的實例（尚未完成屬性填充的對象）暴露到二級緩存中，供其他 bean 使用。
4. 創建代理對象（如果需要）：如果 bean 需要被 AOP 代理，那麼 Spring 會在這個步驟中創建代理對象。但是，代理對象本身並不會直接保存到緩存中，而是會保存一個能夠創建代理對象的工廠（`ObjectFactory`）到三級緩存（singletonFactories）中。
5. 填充屬性：完成 bean 的屬性填充（即依賴註入）。
6. 初始化 bean：調用 bean 的初始化方法（如果有的話）。
7. 完成創建並保存：將完全初始化好的 bean 保存到一級緩存（singletonObjects）中，並從二級緩存（earlySingletonObjects）和三級緩存（singletonFactories）中移除該 bean 的相關條目。
3. 為什麼要使用三級緩存
* 解決循環依賴：二級緩存的存在主要是為了解決循環依賴的問題。通過提前暴露 bean 的實例，可以確保在依賴註入時能夠找到所需的依賴對象。
* 支持 AOP：三級緩存的存在主要是為了支持 AOP。當 bean 需要被 AOP 代理時，Spring 不會直接保存代理對象到緩存中，而是保存一個能夠創建代理對象的工廠。這樣做的好處是，只有當真正需要代理對象時，才會去創建它，從而避免了不必要的性能開銷。
總結
Spring 的三級緩存機制是一個非常重要的特性，它使得 Spring 能夠在保證單例性的同時，支持循環依賴和 AOP。通過合理地使用這三個緩存，Spring 能夠高效地創建和管理 bean，從而確保整個應用程序的穩定性和性能。
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