深度解析SpringBoot中@Async引起的循环依赖

深度解析SpringBoot中@Async引起的循环依赖

目录事故时间线猜想什么是循环依赖什么是@Async

啊，昨晚发版又出现了让有头大的循环依赖问题，按理说Spring会为我们解决循环依赖，但是为什么还会出现这个问题呢？为什么在本地、UAT以及PRE环境都没有出现这个问题，但是到了PROD环境就出现了这个问题呢？本文将从事故时间线、及时止损、复盘分析等几个方面为大家带来详细的分析，干货满满！

事故时间线

本着"先止损、后复盘分析"的原则，我们来看一下这次发版事故的时间线。

2021年11月16日晚23点00分00秒开始发版，此时集团的devops有点慢

2021年11月16日晚23点03分01秒，收到发版失败的消息，登录服务器发现发生了循环依赖，具体错误如下图，从日志中可以看到是dataCollectionSendMessageService这个bean出现了循环依赖

问题发现了就需要先解决，然后再去分析为什么。看到这个报错日志我心里也大概知道是为什么了，所以很快就解决了，解决方案如下：给DataCollectionSendMessageService加上@Lazy注解

2021年11月16日晚23点07分16秒，使用重新集成的代码开始发版，大概10分钟后线上节点全部发版完成。从时间线来看从发现问题到解决问题，前后一共用了接近15分钟（这期间代码集成和发布用了过多的时间），也算是做到了及时止损，没有让问题继续扩大。

猜想

我大胆的猜想是因为打了@Aysnc注解的bean生成了对象的代理，导致Spring bean最终加载的不是一个原始对象导致了此次问题的发生，那么对不对呢，接下来我们通过源码详细分析一下。

什么是循环依赖

所谓循环依赖就是Spring IOC容器在加载bean时会按照顺序加载，先去实例化 beanA。然后发现 beanA 依赖于 beanB，接在又去实例化 beanB。实例化 beanB 时，发现 beanB 又依赖于 beanA。如果容器不处理循环依赖的话，容器会无限执行上面的流程，直到内存溢出，程序崩溃，所以这个时候就会抛出BeanCurrentlyInCreationException异常，也就是我们常说的循环依赖，下面是两种常见循环依赖的场景。

几个Bean之间的循环依赖

@Component

public class A {

@Autowired

private B b;

}

@Component

public class B {

@Autowired

private C c;

}

@Component

public class C {

@Autowired

private A a;

}

效果图如下：

自己依赖自己

@Component

public class A {

@Autowired

private A a;

}

效果图如下：

Spring是如何解决循环依赖的

首先Spring维护了三个Map，也就是我们通常说的三级缓存

singletonObjects：俗称单例池，缓存创建完成的单例BeansingletonFactories：映射创建Bean的原始工厂earlySingletonObjects：映射Bean的早期引用，也就是说这个Map里的Bean不是完整的，只是完成了实例化，但还没有初始化

Spring通过三级缓存解决了循环依赖，其中一级缓存为单例池（singletonObjects），二级缓存为早期曝光对象earlySingletonObjects，三级缓存为早期曝光对象工厂（singletonFactories）。

当A、B两个类发生循环引用时，在A完成实例化后，就使用实例化后的对象去创建一个对象工厂，并添加到三级缓存中，如果A被AOP代理，那么通过这个工厂获取到的就是A代理后的对象，如果A没有被AOP代理，那么这个工厂获取到的就是A实例化的对象。

当A进行属性注入时，会去创建B，同时B又依赖了A，所以创建B的同时又会去调用getBean(a)来获取需要的依赖，此时的getBean(a)会从缓存中获取，第一步，先获取到三级缓存中的工厂；第二步，调用对象工工厂的getObject方法来获取到对应的对象，得到这个对象后将其注入到B中。

紧接着B会走完它的生命周期流程，包括初始化、后置处理器等。当B创建完后，会将B再注入到A中，此时A再完成它的整个生命周期。至此，循环依赖结束！

简单一句话说：先去缓存里找Bean，没有则实例化当前的Bean放到Map，如果有需要依赖当前Bean的，就能从Map取到。

什么是@Async

@Async注解是Spring为我们提供的异步调用的注解，@Async可以作用到类或者方法上，标记了@Async注解的方法将会在独立的线程中被执行，调用者无需等待它的完成，即可继续其他的操作。从源码中可以看到标记了@Async注解的方法会被提交到org.springframework.core.task.TaskExecutor中异步执行。

或者我们可以通过value来指定使用哪个自定义线程池，比如这样子：

@Async("asyncTaskExecutor")

被@Async标记的bean注入时机

我们从源码的角度来看一下被@Async标记的bean是如何注入到Spring容器里的。在我们开启@EnableAsync注解之后代表可以向Spring容器中注入AsyncAnnotationBeanPostProcessor，它是一个后置处理器，我们看一下他的类图。

真正创建代理对象的代码在AbstractAdvisingBeanPostProcessor中的postProcessAfterInitialization方法中，以下代码有所删减，只保留核心逻辑代码

// 这个map用来缓存所有被postProcessAfterInitialization这个方法处理的bean

private final Map, Boolean> eligibleBeans = new ConcurrentHashMap<>(256);

// 这个方法主要是为打了@Async注解的bean生成代理对象

@Override

public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) {

// 这里是重点，这里返回true

if (isEligible(bean, beanName)) {

// 工厂模式生成一个proxyFactory

ProxyFactory proxyFactory = prepareProxyFactory(bean, beanName);

if (!proxyFactory.isProxyTargetClass()) {

evaluateProxyInterfaces(bean.getClass(), proxyFactory);

}

// 切入切面并创建一个代理对象

proxyFactory.addAdvisor(this.advisor);

customizeProxyFactory(proxyFactory);

return proxyFactory.getProxy(getProxyClassLoader());

}

// No proxy needed.

return bean;

}

protected boolean isEligible(Class> targetClass) {

// 首次从eligibleBeans这个map中一定是拿不到的

Boolean eligible = this.eligibleBeans.get(targetClass);

if (eligible != null) {

return eligible;

}

// 如果没有advisor，也就是切面，直接返回false

if (this.advisor == null) {

return false;

}

// 这里判断AsyncAnnotationAdvisor能否切入，因为我们的bean是打了@Aysnc注解，这里是一定能切入的，最终会返回true

eligible = AopUtils.canApply(this.advisor, targetClass);

this.eligibleBeans.put(targetClass, eligible);

return eligible;

}

至此打了@Aysnc注解的bean就创建完成了，结果是生成了一个代理对象。

循环依赖到底是怎么生成的

经过上面的源码分析，我们可以知道有@Aysnc注解的bean最后生成了一个代理对象，我们结合Spring bean创建的流程来分析这次问题。

beanA开始初始化，beanA实例化完成后给beanA的依赖属性beanB进行赋值beanB开始初始化，beanB实例化完成后给beanB的依赖属性beanA进行赋值因为beanA是支持循环依赖的，所以可以在earlySingletonObjects中可以拿到beanA的早期引用的，但是因为beanB打了@Aysnc注解并不能在earlySingletonObjects中可以拿到早期引用接下来执行执行initializeBean(Object existingBean, String beanName)方法，这里beanA可以正常实例化完成，但是因为beanB打了@Aysnc注解，所以向Spring IOC容器中增加了一个代理对象，也就是说beanA的beanB并不是一个原始对象，而是一个代理对象接下来进行执行doCreateBean方法时对进行检测，以下代码有所删减，只保留核心逻辑代码

protected Object doCreateBean(final String beanName, final RootBeanDefinition mbd, final @Nullable Object[] args)

throws BeanCreationException {

if (earlySingletonExposure) {

Object earlySingletonReference = getSingleton(beanName, false);

if (earlySingletonReference != null) {

if (exposedObject == bean) {

exposedObject = earlySingletonReference;

}

else if (!this.allowRawInjectionDespiteWrapping && hasDependentBean(beanName)) {

String[] dependentBeans = getDependentBeans(beanName);

Set actualDependentBeans = new LinkedHashSet<>(dependentBeans.length);

// 重点在这里，这里会遍历所有依赖的bean，如果beanA依赖beanB和缓存中的beanB不相等

// 也就是说beanA本来依赖的是一个UbmFYmPpn原始对象beanB，但是这个时候发现beanB是一个代理对象，就会增加到actualDependentBeans

for (String dependentBean : dependentBeans) {

if (!removeSingletonIfCreatedForTypeCheckOnly(dependentBean)) {

actualDependentBeans.add(dependentBean);

}

}

// 发现actualDependentBeans不为空，就发生了我们最开始截图的错误

if (!actualDependentBeans.isEmpty()) {

throw new BeanCurrentlyInCreationException(beanName,

"Bean with name '" + beanName + "' has been injected into other beans [" +

StringUtils.collectionToCommaDelimitedString(actualDependentBeans) +

"] in its raw version as part of a circular reference, but has eventually been " +

"wrapped. This means that said other beans do not use the final version of the " +

"bean. This is often the result of over-eager type matching - consider using " +

"'getBeanNamesOfType' with the 'allowEagerInit' flag turned off, for example.");

}

}

}

}

// Register bean as disposable.

try {

registerDisposableBeanIfNecessary(beanName, bean, mbd);

}

catch (BeanDefinitionValidationException ex) {

throw new BeanCreationException(

mbd.getResourceDescription(), beanName, "Invalid destruction signature", ex);

}

return exposedObject;

}

解决循环依赖的正确姿势

@Lazy注解代码优化，不要让@Async的Bean参与循环依赖

至此我们就知道为什么发生了此次问题。

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