Spring 通过三级缓存机制解决单例 Bean 的循环依赖问题，其核心思想是提前暴露未完全初始化的 Bean 引用。以下是详细流程和原理：

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1. 循环依赖的场景

假设两个 Bean 相互依赖：

• BeanA 依赖 BeanB
• BeanB 依赖 BeanA

如果没有特殊处理，Spring 会在创建 BeanA 时发现需要 BeanB，而创建 BeanB 时又需要 BeanA，导致死循环。

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2. 三级缓存的作用

Spring 使用三个 Map（缓存）管理 Bean 的中间状态：

1. 一级缓存 singletonObjects
   存放完全初始化好的单例 Bean，可直接使用。
2. 二级缓存 earlySingletonObjects
   存放早期暴露的 Bean 对象（已实例化但未完成属性填充和初始化）。
3. 三级缓存 singletonFactories
   存放 Bean 工厂对象（ObjectFactory），用于生成早期 Bean 的引用（可能包含代理对象）。

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3. 解决循环依赖的流程

以 BeanA 和 BeanB 相互依赖为例：

步骤 1：创建 BeanA

1. 实例化 BeanA
   调用构造函数创建 BeanA 的实例（此时属性未填充）。
2. 暴露早期引用
   将 BeanA 的工厂对象（ObjectFactory）放入三级缓存。
3. 填充属性 BeanB
   Spring 发现 BeanA 依赖 BeanB，触发 BeanB 的创建。

步骤 2：创建 BeanB

1. 实例化 BeanB
   调用构造函数创建 BeanB 的实例。
2. 暴露早期引用
   将 BeanB 的工厂对象放入三级缓存。
3. 填充属性 BeanA
   Spring 发现 BeanB 依赖 BeanA，尝试从缓存中获取 BeanA：
   • 一级缓存：无。
   • 二级缓存：无。
   • 三级缓存：找到 BeanA 的工厂对象，调用 getObject() 生成早期引用，并将 BeanA 移至二级缓存。
4. 完成 BeanB 的初始化
   将 BeanB 的完整对象放入一级缓存。

步骤 3：回到 BeanA 的初始化

1. 获取 BeanB 实例
   BeanA 通过已初始化的 BeanB 完成属性注入。
2. 完成 BeanA 的初始化
   将 BeanA 放入一级缓存，并从二级缓存中移除。

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4. 关键设计点

为什么需要三级缓存？

• 分离职责：
  三级缓存通过 ObjectFactory 延迟生成 Bean 的早期引用，确保 AOP 代理仅在需要时创建（例如，若 BeanA 需要代理，工厂会返回代理对象，避免重复创建）。
• 避免重复代理：
  如果只有二级缓存，可能在多个地方重复生成代理对象，破坏单例。

为何构造函数注入无法解决循环依赖？

• 实例化前无法暴露引用：
  构造函数注入发生在实例化阶段，此时 Bean 尚未创建，无法提前暴露引用到三级缓存，导致 Spring 抛出 BeanCurrentlyInCreationException。

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5. 限制条件

1. 仅支持单例 Bean：
   原型（Prototype）作用域的 Bean 每次创建新对象，无法通过缓存解决循环依赖。
2. 依赖的注入方式必须为 Setter 或字段注入：
   构造函数注入无法解决循环依赖。

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6. 总结

Spring 通过三级缓存提前暴露未初始化的 Bean 引用，结合延迟代理生成，解决了单例 Bean 的循环依赖问题。其核心是空间换时间，在保证单例和 AOP 一致性的前提下，避免死循环。理解这一机制有助于在开发中避免循环依赖陷阱，或在必要时调整依赖注入方式。