一文详解Spring如何解决单例Bean的循环依赖

一、什么是循环依赖

循环依赖：两个或多个单例 Bean 互相持有对方作为依赖，创建时形成死锁，无法完成实例化。

两种典型场景

1. 双向依赖（最常见）

A 里面依赖 B，B 里面依赖 A

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

2. 多向循环

A→B，B→C，C→A

补充：三种注入方式对循环依赖的支持

1. setter / 字段注入（@Autowired 成员变量）：Spring 可以解决单例循环依赖
2. 构造器注入：无法解决，直接抛 BeanCurrentlyInCreationException
3. prototype 多例 Bean：完全不支持循环依赖，每次新建对象，缓存无效

二、Spring 解决单例循环依赖核心原理：三级缓存

Spring 通过 DefaultSingletonBeanRegistry 维护三个 Map 缓存，提前暴露半成品对象解决循环。

三级缓存定义

// 一级缓存：存放完全初始化好的成品单例 Bean
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>();
// 二级缓存：存放实例化完成，但还未填充属性、未初始化的半成品 Bean
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap<>();
// 三级缓存：存放 Bean 的工厂 ObjectFactory，用于生成半成品 Bean（支持AOP代理）
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>();

各级缓存作用

1. 一级缓存 singletonObjects 完整创建、属性填充、初始化完毕的 Bean，对外正常使用。
2. 三级缓存 singletonFactories（关键） Bean 刚实例化（new 对象）后，立刻把生成当前 Bean 的工厂存入三级缓存。 作用：如果该 Bean 需要 AOP 动态代理，ObjectFactory 会返回代理对象；无 AOP 则返回原生半成品。
3. 二级缓存 earlySingletonObjects 当出现循环依赖，其他 Bean 需要引用半成品时： 从三级缓存取出 ObjectFactory，生成半成品 / 代理对象，放入二级缓存，并删除三级缓存对应记录。 避免每次都执行代理逻辑，提升性能。

缓存查找顺序

获取单例 Bean 时顺序： 一级缓存 → 二级缓存 → 三级缓存

1. 一级有：直接返回成品
2. 一级无、二级有：返回半成品
3. 一二都无、三级有：工厂创建半成品存入二级，返回

三、分步演示 A、B 循环依赖完整流程（字段注入）

前提：A、B 都是单例，使用 @Autowired 字段注入

创建 A

• 先判断一级缓存无 A，标记 A 为「正在创建」
• 反射 new A 对象（实例化完成，属性为空，半成品）
• 将 A 的 ObjectFactory 放入三级缓存 singletonFactories
• 开始填充 A 的属性，发现依赖 B，去获取 B

创建 B

• 一级缓存无 B，标记 B 正在创建
• new B 半成品，将 B 的工厂存入三级缓存
• 填充 B 的属性，发现依赖 A，去获取 A

B 获取依赖 A（核心解决点）

• 一级缓存无 A，二级缓存无 A
• 三级缓存存在 A 的 ObjectFactory，取出工厂生成 A 半成品
• 将 A 半成品放入二级缓存 earlySingletonObjects，删除三级缓存的 A
• 将半成品 A 注入给 B 的属性

B 填充完成，执行初始化（afterPropertiesSet、init-method）

• 完全初始化后的成品 B 放入一级缓存 singletonObjects
• 删除二、三级缓存中 B 的记录

回到 A 的属性填充

• 现在可以拿到完整的成品 B，注入 A 的属性
• A 完成初始化，成品 A 放入一级缓存，删除二三级缓存 A

整个流程走完，A、B 全部创建完成，循环依赖解除。

四、关键补充高频面试考点

1. 为什么构造器注入无法解决循环依赖？

三级缓存存入工厂的时机是实例化（new 对象）之后。 构造器注入需要在 new 对象阶段就传入依赖，此时对象还没创建，无法提前存入三级缓存暴露半成品，直接抛出异常。

2. 为什么需要三级缓存，只用二级行不行？

不行，三级缓存是为了AOP 动态代理：

• 如果 Bean 需要代理，ObjectFactory 内部会执行 getEarlyBeanReference() 创建代理对象；
• 若只有二级缓存，提前暴露的只能是原生对象，后续无法替换成代理对象，会导致注入原生对象，事务、切面失效。

3. prototype 多例 Bean 为什么不能解决循环依赖？

多例 Bean 不会存入任何一级缓存，每次获取都新建对象，没有半成品缓存复用机制，循环依赖直接无限创建对象报错。

4. 开发如何避免循环依赖？

1. 业务分层解耦，调整依赖关系，不要互相依赖；
2. 使用构造器注入，循环依赖会直接报错，提前发现问题；
3. 使用 @Lazy 懒加载依赖，注入代理对象，延迟创建目标 Bean。

五、总结

1. 循环依赖：多个单例 Bean 互相依赖，创建闭环；
2. Spring 仅支持 单例 + setter / 字段注入 的循环依赖；构造器、多例不支持；
3. 核心方案：三级缓存提前暴露半成品 Bean；
   • 一级：完整成品 Bean
   • 二级：循环依赖临时半成品
   • 三级：Bean 工厂，支持 AOP 代理生成；
4. 流程核心：实例化后先放入三级缓存，填充属性时若出现循环，取出半成品注入对方，完成创建。

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