Spring 三级缓存

隔壁小邓

335人浏览 · 2026-03-11 10:20:56

隔壁小邓 · 2026-03-11 10:20:56 发布

一、从生活中的循环依赖说起

想象这样一个场景：你去公司上班需要工牌，但领取工牌需要先登记工位号，而工位号的分配又需要你提供工牌信息。这种"先有鸡还是先有蛋"的困境，在软件开发中就是典型的循环依赖问题。

在Spring框架中，当两个Bean互相依赖时：

java

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代码解读

复制代码

@Service public class ServiceA { @Autowired private ServiceB serviceB; } @Service public class ServiceB { @Autowired private ServiceA serviceA; }

Spring是如何解决这个看似无解的问题的呢？答案就藏在三级缓存的巧妙设计中。

二、三级缓存结构全景图

先来看一张Spring容器内部的三级缓存结构示意图：

Bean生命周期

初始化

实例化

填充属性

Spring容器

存放

1.实例化后注册

2.提前暴露

3.最终成品

一级缓存
singletonObjects

三级缓存
singletonFactories

ObjectFactory

二级缓存
earlySingletonObjects

早期对象

完整Bean

一级缓存（成品库）：singletonObjects，存放完全初始化好的Bean。
二级缓存（半成品库）：earlySingletonObjects，存放提前暴露的原始对象。
三级缓存（对象工厂库）：singletonFactories，存放生成对象的工厂。

三、循环依赖解决全流程演示

让我们通过一个具体案例，看看Spring是如何玩转这三个缓存的：

场景设定

ServiceA 依赖 ServiceB，ServiceB 又依赖 ServiceA

伪代码简化版创建流程

开始创建ServiceA

实例化ServiceA（在堆中开辟内存空间）

将ServiceA的ObjectFactory放入三级缓存

填充ServiceA的属性（发现需要ServiceB）

开始创建ServiceB

实例化ServiceB

将ServiceB的ObjectFactory放入三级缓存

填充ServiceB的属性（发现需要ServiceA）

从三级缓存获取ServiceA的ObjectFactory

ObjectFactory.getObject() → 得到ServiceA的早期引用

将ServiceA早期引用放入二级缓存，清除三级缓存

ServiceB完成属性注入，初始化后放入一级缓存

ServiceA继续完成属性注入和初始化，最终放入一级缓存

关键步骤图解

ServiceAServiceB三级缓存二级缓存一级缓存注册ObjectFactory需要注入查询A的工厂返回ObjectFactory执行getObject()转移A的早期引用完成初始化完成初始化ServiceAServiceB三级缓存二级缓存一级缓存

四、为什么要用三级缓存？

1. 看似多余的三级缓存

很多同学会有疑问：为什么需要三级缓存而不是两级？我们通过对比实验来说明：

实验场景：使用AOP代理的Bean。

java

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代码解读

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@Service public class ServiceA { @Autowired private ServiceB serviceB; @Transactional // 需要生成代理 public void method() {} }

两级缓存方案的问题：

第一次从缓存获取时直接创建代理对象。
如果后续初始化过程中Bean被修改，会导致代理对象与原始对象状态不一致。

三级缓存的优势：

延迟代理对象的生成时机。
保证最终放入容器的对象是完整的代理对象。

2. 各级缓存的职责划分

缓存级别	存储内容	生命周期	作用
一级缓存	完整的Bean实例	整个应用运行期间	提供最终可用的Bean
二级缓存	原始对象的早期引用	创建到初始化完成前	解决循环依赖
三级缓存	生成对象的ObjectFactory	实例化后到放入二级前	支持AOP等需要后置处理的情况

五、经典问题解答

Q1：构造器注入为何无法解决循环依赖？

java

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代码解读

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// 构造器注入示例 @Service public class ServiceA { private final ServiceB serviceB; public ServiceA(ServiceB serviceB) { this.serviceB = serviceB; } }

当使用构造器注入时，对象在实例化阶段就需要完成依赖注入，此时：

ServiceA实例化需要ServiceB。
ServiceB实例化又需要ServiceA。
两者都无法完成实例化，导致死循环。

Q2：三级缓存与设计模式

这里运用了多种设计模式：

工厂模式：通过ObjectFactory延迟对象创建。
外观模式：AbstractBeanFactory统一处理缓存。
代理模式：处理AOP等需要生成代理的情况。

六、最佳实践与避坑指南

避免循环依赖（即使Spring能解决）
- 使用@Autowired而非构造器注入。
- 定期运行mvn dependency:analyze检查依赖。
- 重构代码，引入中间层打破循环。
调试技巧
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// 查看缓存状态 DefaultSingletonBeanRegistry registry = (DefaultSingletonBeanRegistry)context.getAutowireCapableBeanFactory(); System.out.println("一级缓存：" + registry.getSingletonNames());
性能优化
- 合理设置Bean的作用域。
- 避免过度使用@Autowired。
- 及时清理不需要的Bean。