Spring 三级缓存

Thu, 30 Jan 2025 22:39:17 +0800

三级缓存

在 Spring 框架中，三级缓存机制用于解决单例 Bean 的循环依赖问题。当两个或多个单例 Bean 相互依赖时，Spring 通过三级缓存来确保它们能够相互引用，避免了循环依赖倒置的错误。

三级缓存的组成：

Spring的DefaultSingletonBeanRegistry类三级缓存对象

private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(256);
private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new ConcurrentHashMap<>(16);
private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap<>(16);

一级缓存（singletonObjects）：存放完全初始化的单例 Bean 实例。当请求一个 Bean 时，Spring 首先从一级缓存中查找，如果存在，则直接返回实例。
二级缓存（earlySingletonObjects）：存放尚未完全初始化的单例 Bean 实例，通常是指构造函数已执行完毕，但属性尚未填充的 Bean。当 Bean 的构造函数执行完毕后，但属性尚未填充的 Bean。当 Bean 的构造函数执行完毕后，Spring 会将其放入二级缓存中，以便在依赖注入过程中，其它 Bean 可以获取该 Bean 的早期引用，从而解决循环依赖。
三级缓存（singletonFactories）：存放用于创建单例 Bean 的工厂对象（ObjectFactory）。当 Bean 正在创建过程中，且需要提前暴露其引用时，Spring 会将用于创建该 Bean 的工厂对象放入三级缓存中。其它 Bean 在依赖注入时，可以通过三级缓存获取该工厂对象，从而获取正在创建中的 Bean 的引用。

三级缓存解决下循环依赖的流程

实例化 Bean：当 Spring 需要创建一个 Bean 时，首先会检查一级缓存中是否已有该 Bean 的实例。如果没有，则开始实例化该 Bean。
放入三级缓存：在实例化过程中，Spring 会将用于创建该 Bean 的工厂对象放入三级缓存中。这样，其它 Bean 在依赖注入时，可以通过三级缓存获取该工厂对象，从而获取到正在创建中的 Bean 的引用。
放入二级缓存：当 Bean 的构造函数执行完毕后，Spring 会将其放入二级缓存中。此时，其它 Bean 可以从二级缓存中获取到该 Bean 的早期引用。
放入一级缓存：当 Bean 的属性填充和初始化方法执行完毕后，Spring 会将其放入一级缓存，表示该 Bean 已完全初始化。此时，其它 Bean 可以从一级缓存中获取到该 Bean 的实例。

为什么需要三级缓存？

虽然二级缓存可以解决大部分循环依赖问题，但在涉及 AOP（面向切面编程）时，三级缓存显得尤为重要。在 AOP 代理的情况下，Bean 的创建过程需要通过代理工厂来生成代理对象。三级缓存缓存中的工厂对象正是用于创建这些代理对象的。如果没有三级缓存，Spring 将无法在 Bean 创建过程中提前暴露代理对象，从而导致循环依赖无法解决。

通过引用三级缓存，Spring 能够在 Bean 创建过程中提前暴露代理对象，确保循环依赖能够正确解决。这使得 Spring 在处理复杂的依赖关系时，能够保持高效和灵活。

总之，Spring 的三级缓存机制通过合理的缓存策略，确保了单例 Bean 在存在循环依赖和 AOP 代理的情况下，能够正确地相互引用，避免了循环依赖导致的错误。

SpringBoot 启动流程

Tue, 09 May 2023 23:36:22 +0800

Spring Boot 的启动入口是 SpringApplication.run()，其核心流程可概括为三个阶段：准备阶段 → 刷新上下文 → 启动完成后的回调。

一、整体启动流程

1. SpringApplication.run() 入口
2. 准备阶段：
   ├─ 推断应用类型（Reactive / Servlet）
   ├─ 加载所有 SpringApplicationRunListener
   ├─ 构建并准备 Environment（解析 application.yml/properties）
   └─ 打印 Banner
3. 创建并准备 ApplicationContext：
   ├─ 创建上下文实例（AnnotationConfigServletWebServerApplicationContext）
   ├─ 执行 ApplicationContextInitializer
   ├─ 注册启动参数中的主配置类（@SpringBootApplication 标注的类）
   └─ 调用 refresh() 方法 → 进入 Spring 容器核心流程
4. 刷新后回调：
   ├─ 执行 CommandLineRunner / ApplicationRunner
   └─ 启动内嵌 Web 容器（Tomcat / Jetty / Undertow）

refresh() 方法是 Spring 容器初始化的核心，由 AbstractApplicationContext.refresh() 定义，其中 13 个步骤依次执行。

二、refresh() 核心步骤

refresh() 中的关键步骤（按顺序）：

prepareRefresh()：设置容器状态，初始化属性源和早期事件发布器
obtainFreshBeanFactory()：刷新 BeanFactory，解析 Bean 定义（从配置类、XML、@ComponentScan 扫描结果）
prepareBeanFactory()：配置 BeanFactory 的类加载器、SpEL 解析器、属性编辑器，注册 Aware 接口回调需要的 Bean
postProcessBeanFactory()：子类扩展点（Web 容器在此注册 ServletContextAware 处理器）
invokeBeanFactoryPostProcessors()：调用所有 BeanFactoryPostProcessor。最关键的是 ConfigurationClassPostProcessor，它解析 @Configuration、@ComponentScan、@Import、@Bean 并注册所有 Bean 定义
registerBeanPostProcessors()：注册 BeanPostProcessor。此时只注册不执行——真正执行时机在 bean 实例化阶段触发
initMessageSource()：初始化国际化组件
initApplicationEventMulticaster()：初始化事件广播器
onRefresh()：创建并启动内嵌 Web 容器（Tomcat 在此启动）
registerListeners()：注册所有的 ApplicationListener
finishBeanFactoryInitialization()：实例化所有非懒加载的单例 Bean——这是启动最耗时的阶段
finishRefresh()：发布 ContextRefreshedEvent 事件

三、核心 BeanPostProcessor 详解

BeanPostProcessor 在 bean 实例化过程的两个时机触发：初始化前（BeforeInitialization） 和 初始化后（AfterInitialization）。下面列出 Spring Boot 自动装配中最常用的几个：

依赖注入相关

AutowiredAnnotationBeanPostProcessor
- 处理 @Autowired、@Value、@Inject
- postProcessBeforeInitialization：解析注入点并注入依赖
- 源码：org.springframework.beans.factory.annotation.AutowiredAnnotationBeanPostProcessor
CommonAnnotationBeanPostProcessor
- 处理 JSR-250 注解：@Resource、@PostConstruct、@PreDestroy
- @Resource 按名称优先注入，与 @Autowired 的 Type 优先策略不同——混用时注意
- 源码：org.springframework.context.annotation.CommonAnnotationBeanPostProcessor

生命周期回调相关

InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor
- 处理 @PostConstruct 和 @PreDestroy
- 与 CommonAnnotationBeanPostProcessor 的职责有重叠——InitDestroyAnnotationBeanPostProcessor 更底层，CommonAnnotationBeanPostProcessor 扩展了对 @Resource 的支持

Aware 接口注入

ApplicationContextAwareProcessor
- 处理 ApplicationContextAware、EnvironmentAware、ResourceLoaderAware 等
- postProcessBeforeInitialization 阶段注入，早于 @Autowired

占位符解析

EmbeddedValueResolverAwareBeanPostProcessor
- 处理 EmbeddedValueResolverAware 接口，注入 StringValueResolver
- 用于解析 ${property} 占位符和 #{spEL} 表达式

AOP 代理

InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator
- 为符合条件的 Bean 生成 AOP 代理
- postProcessAfterInitialization 阶段触发：先有 Bean 实例，再通过代理增加切面逻辑
- 源码：org.springframework.aop.framework.autoproxy. InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator

异常转换

PersistenceExceptionTranslationPostProcessor
- 将持久化层异常（JPA、Hibernate）转换为 Spring DataAccessException
- 通常提前注册 BeanPostProcessor 以处理所有持久化 Bean

事件与注解驱动

EventListenerMethodProcessor
- 处理 @EventListener，注册事件监听方法
- 源码：org.springframework.context.event.EventListenerMethodProcessor
ScheduledAnnotationBeanPostProcessor
- 处理 @Scheduled，注册定时任务
- 与 @Async 由不同处理器管理：@Async 由 AsyncAnnotationBeanPostProcessor 处理

Import 扩展

ImportAwareBeanPostProcessor
- 处理 @Import 导入的类中实现 ImportAware 接口的 Bean
- postProcessBeforeInitialization 阶段注入导入元数据

四、BeanFactoryPostProcessor

ConfigurationClassPostProcessor
- 最重要的 BeanFactoryPostProcessor，负责解析 @Configuration 类
- 处理 @ComponentScan（包扫描）、@Import（导入配置类）、@Bean（方法级别 Bean 定义）
- 在 invokeBeanFactoryPostProcessors() 阶段执行——比任何 BeanPostProcessor 都早
- 没有它，所有注解配置的 Bean 都不会被注册

五、常见问题排查

启动慢怎么办？
- 排查点：finishBeanFactoryInitialization 阶段耗时最长，检查是否有大量懒加载泄漏、@ComponentScan 覆盖过多包路径
- 启用 lazy-initialization（spring.main.lazy-initialization=true）可加速启动，但注意首次请求变慢
Bean 初始化异常如何排查？
- 开启 debug=true 查看 ConditionEvaluationReport（自动配置条件评估报告）
- 关键日志关键词：UnsatisfiedDependencyException、BeanCreationException、NoSuchBeanDefinitionException
AOP 代理不生效？
- 检查类是否被 final 修饰（CGLIB 无法代理 final 类）
- 检查同一个类内部方法调用 AOP 代理问题（自调用不走代理）
@PostConstruct 与 afterPropertiesSet 的执行顺序？
- InitializingBean.afterPropertiesSet() → @PostConstruct → 自定义 init-method
- 顺序：InitializingBean → BeanPostProcessor.postProcessBeforeInitialization → @PostConstruct → afterPropertiesSet → init-method → BeanPostProcessor.postProcessAfterInitialization
ConfigurationClassPostProcessor 的常见错误
- @ComponentScan 未生效：检查启动类的位置是否在根包
- @Bean 方法被 final 修饰：CGLIB 无法重写 final 方法
- @Import 导入的配置类重复：Spring 5.2+ 支持 @Import 去重，但注意 @Import 和 @ComponentScan 同时扫描到同一个类会导致重复注册

Spring on 小蜜蜂