spring 创建单例 Bean 源码分析
一、创建单例Bean
1、创建单例 Bean
通过方法getBean()来创建单例bean。
代码入口：
org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory#preInstantiateSingletons
spring boot version：2.6.13
org.springframework.beans.factory.support.AbstractBeanFactory#doGetBean
上图步骤3中的依赖是指通过
@DependsOn注解或 XML 的depends-on属性配置；
若存在循环依赖（如 A 依赖 B，B 又依赖 A），启动时直接抛出异常，阻止容器启动
2、三级缓存
org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#singletonObjects
3、获取单例Bean
org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton(java.lang.String, org.springframework.beans.factory.ObjectFactory<?>)
注意方法参数
ObjectFactory<?>，用于在单例池中找不到bean时，会调用工厂进行生产bean。工厂具体逻辑在图片右下角。
生产完成后通过方法
addSingleton()将单例 Bean 添加进单例池中。
4、创建单例Bean
5、生产单例bean具体步骤
org.springframework.beans.factory.support.AbstractAutowireCapableBeanFactory#doCreateBean
5.1、bean 属性填充具体步骤
5.2、初始化 bean 具体步骤
至此，创建bean就完成了。
5.3、解决循环依赖
如果创建过程中遇到了循环依赖时，我们需要再看下具体细节，即小节 5.1（bean 属性填充具体步骤）中填充Bean属性的具体逻辑。
以按照bean名字注入属性为例，通过方法
getBean()来获取需要注入的bean。
org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry#getSingleton(java.lang.String, boolean)
实际案例如下：
class A{@AutowiredB b;
}
class B{@AutowiredA a;
}
1、创建 a =》a 放入单例工厂
singletonFactories=》 填充 a 的属性 b；
2、创建 b =》b 放入单例工厂singletonFactories=》 填充 b 的属性 a；
3、将 a 从单例工厂singletonFactories移动到二级缓存earlySingletonObjects，注入b；
4、b 创建完成 =》将 b 从单例工厂singletonFactories移动到单例池singletonObjects中；
5、从单例池singletonObjects获取 b 注入 a；
6、a 创建完成 =》将 a 从二级缓存earlySingletonObjects移动到单例池singletonObjects中。
二、 循环依赖
1. 默认行为变化
| Spring Boot 版本 | 循环依赖默认状态 | 说明 |
|---|---|---|
| <2.6.x | 允许 | 默认支持单例 Bean 的 setter 注入循环依赖（通过三级缓存机制）。 |
| ≥2.6.x | 禁止 | 默认关闭循环依赖，启动时若检测到循环依赖直接报错，需手动配置开启。 |
2. 配置允许循环依赖
方式一：全局配置文件（推荐）
在 application.yml 或 application.properties 中设置：
spring:main:allow-circular-references: true # 显式开启循环依赖
方式二：代码配置
通过 SpringApplicationBuilder 或 ConfigurableApplicationContext 设置：
// 适用于独立应用
new SpringApplicationBuilder(MyApp.class).allowCircularReferences(true).run(args);// 适用于已有上下文
ConfigurableApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");
context.setAllowCircularReferences(true);
3. 无法解决的循环依赖类型
| 类型 | 原因 |
|---|---|
| 构造器注入循环依赖 | 实例化 Bean 时必须先完成依赖注入，导致无法通过提前暴露对象解决（直接抛出 BeanCurrentlyInCreationException）。 |
| Prototype Bean 循环依赖 | 非单例 Bean 不缓存，每次请求都创建新对象，无法通过三级缓存机制处理。 |
4. 最佳实践
-
避免循环依赖：
- 优先通过设计模式（如引入中间类、事件驱动）解耦相互依赖。
- 使用
@Lazy延迟加载非必要依赖：@Service public class ServiceA {@Autowired@Lazy // 延迟初始化 ServiceBprivate ServiceB serviceB; }- 不会立即创建依赖的bean;
- 用到时才通过动态代理（cglib）进行创建。
-
替代方案：
- 方法调用替代字段注入：
@Service public class ServiceA {public ServiceB getServiceB() {return SpringUtils.getBean(ServiceB.class); // 通过工具类获取 Bean} } - 使用
ObjectFactory或Provider（避免直接持有引用）：@Autowired private ObjectFactory<ServiceB> serviceBFactory;public void doSomething() {ServiceB serviceB = serviceBFactory.getObject(); // 按需获取实例 }
- 方法调用替代字段注入：
5. 核心机制
- 三级缓存（仅单例 Bean）：
- 一级缓存（
singletonObjects）：存放完全初始化的 Bean。 - 二级缓存（
earlySingletonObjects）：存放已实例化但未完成属性注入的 Bean。 - 三级缓存（
singletonFactories）：存放 Bean 工厂，用于提前暴露对象引用。
- 一级缓存（
- 流程示例（A 依赖 B，B 依赖 A）：
- 实例化 A → 存入三级缓存。
- 注入 B → 实例化 B → 存入三级缓存。
- 注入 A → 从三级缓存获取 A 的工厂，生成早期引用 → 完成 B 的初始化。
- 完成 A 的初始化。
6. 版本兼容建议
- 升级到 Spring Boot ≥2.6.x：
建议逐步消除现有循环依赖，而非依赖allow-circular-references配置。 - 遗留项目适配：
若短期内无法重构，临时开启循环依赖并记录技术债务，后续优化。
总结：Spring Boot 2.6+ 默认禁止循环依赖以提升代码质量，开发者应优先通过设计消除依赖闭环。若需临时兼容，可通过配置文件或代码显式开启，但需明确此操作仅为过渡方案。
三、引申思考
1、三级缓存作用
- 一级缓存：存储完整的Bean
- 二级缓存：避免多重循环依赖的情况重复创建动态代理。
- 三级缓存：
- 缓存是函数接口：把Bean的实例和Bean名字传进去
- 不会立即调用
- 会在ABA（第二次getBean(A)才会去调用三级缓存（如果实现了aop才会创建动态代理，如果没有实现依然返回的Bean的实例））
- 放入二级缓存(避免重复创建）
2、为啥需要三级缓存解决循环依赖？
-
一级缓存可以解决死循环的问题；但在并发情况下会获取到尚未初始化完的Bean。
-
二级缓存可以解决循环依赖；但在AOP动态代理时，循环依赖会导致重复创建AOP代理。
-
三级缓存保证创建AOP动态代理一次。
- 没有循环依赖时，AOP动态代理在bean初始化后生成。
- 有循环依赖时，AOP动态代理在实例化后生成。
实际案例如下：
@Transactional
class A{@AutowiredB b;@AutowiredC c;
}class B{@AutowiredA a;
}class C{@AutowiredA a;
}
1、创建a =》放入三级缓存 =》填充属性 b；
2、创建b =》放入三级缓存 =》填充属性 a；
3、三级缓存获取 a 的AOP 代理对象放入二级缓存，删除三级缓存（注意，若不移动，后续其它依赖 a 的 bean 会再次生成 a 的代理， 导致 a 的代理对象存在多个，与我们最开始的单例矛盾）；
4、将 a 的AOP代理对象 注入b ；
5、将 b 从三级缓存移到一级缓存；
6、将 b 注入 a；
7、a 开始 填充属性 c；
8、 创建c =》放入三级缓存 =》填充属性 a；
9、二级缓存获取 a 的AOP代理对象注入 c；
10、将 c 从三级缓存移到一级缓存；
11、 将 c 注入 a；
12、将 a 的代理对象从二级缓存移动到一级缓存；