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CyC2018 5057a45c5c Add Spring.md
新增 Spring 笔记,包括 IoC 与 Bean 的生命周期、循环依赖、AOP 与自调用、事务的传播行为与失效原因、Spring Boot 自动配置,并配图。
2026-10-26 01:17:35 +08:00

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# Spring
<!-- GFM-TOC -->
* [Spring](#spring)
* [一、IoC 与 Bean](#一ioc-与-bean)
* [IoC 与依赖注入](#ioc-与依赖注入)
* [Bean 的生命周期](#bean-的生命周期)
* [循环依赖](#循环依赖)
* [二、AOP](#二aop)
* [动态代理](#动态代理)
* [自调用](#自调用)
* [三、事务](#三事务)
* [声明式事务](#声明式事务)
* [传播行为](#传播行为)
* [事务失效](#事务失效)
* [四、Spring Boot 自动配置](#四spring-boot-自动配置)
* [参考资料](#参考资料)
<!-- GFM-TOC -->
## 一、IoC 与 Bean
### IoC 与依赖注入
控制反转(Inversion of Control, IoC)指的是对象不再自己创建所依赖的对象,而是由容器创建好之后交给它。例如 OrderService 需要 OrderRepository,它不在内部 new 一个,而是声明自己需要,由 Spring 容器把创建好的对象传进来,这个过程称为依赖注入(Dependency Injection, DI)。
```java
@Service
public class OrderService {
private final OrderRepository repository;
public OrderService(OrderRepository repository) { // 构造器注入
this.repository = repository;
}
}
```
这样做的好处:
- 对象只依赖接口,替换实现、在测试中注入模拟对象都不需要修改代码;
- 对象的创建、作用域和生命周期由容器统一管理,事务、缓存这类功能也是容器在创建对象时织入的。
依赖注入有构造器注入、Setter 注入和字段注入(把 @Autowired 加在字段上)三种方式。Spring 官方推荐构造器注入:依赖可以声明为 final,对象创建出来就是完整可用的,缺少依赖时启动就会失败。
### Bean 的生命周期
一个单例 Bean 从创建到销毁会经过以下步骤:
1. 实例化:调用构造函数创建对象;
2. 属性填充:注入依赖;
3. Aware 回调:例如 BeanNameAware 把 Bean 的名字传给它;
4. BeanPostProcessor 的 postProcessBeforeInitialization();
5. 初始化:依次调用 @PostConstruct 方法、InitializingBean 的 afterPropertiesSet() 和配置的 init-method;
6. BeanPostProcessor 的 postProcessAfterInitialization(),AOP 就是在这一步把 Bean 替换为代理对象的;
7. 容器关闭时销毁:依次调用 @PreDestroy 方法、DisposableBean 的 destroy() 和配置的 destroy-method。
让一个 Bean 实现上面所有的回调,实际运行打印的顺序如下:
```text
1 构造函数
2 依赖注入
3 BeanNameAware: orderService
4 BeanPostProcessor before
5 @PostConstruct
6 afterPropertiesSet
7 init-method
8 BeanPostProcessor after
9 @PreDestroy
10 DisposableBean.destroy
```
### 循环依赖
循环依赖指的是两个 Bean 互相依赖,例如 A 依赖 B,B 又依赖 A。
对于通过字段或者 Setter 注入的单例 Bean,Spring 通过提前暴露还没有初始化完成的对象来解决。DefaultSingletonBeanRegistry 中有三个缓存:
- 一级缓存 singletonObjects:初始化完成的 Bean;
- 二级缓存 earlySingletonObjects:提前暴露的、还没有初始化完成的 Bean;
- 三级缓存 singletonFactories:用于生成提前引用的工厂。
<div align="center"> <img src="pics/spring-circular.png" width="720px"/> </div><br>
需要三级缓存而不是两级,是因为 A 可能需要被 AOP 代理,而代理正常是在初始化的最后一步才创建的。三级缓存中的工厂被调用时,会判断 A 是否需要代理,需要的话提前创建代理返回给 B,之后初始化完成时不再重复创建。这样 B 拿到的对象与最终放入容器的对象是同一个;没有循环依赖时工厂不会被调用,代理仍按正常流程创建。
以下情况无法解决,启动时抛出 BeanCurrentlyInCreationException:
- 构造器注入的循环依赖:创建 A 时必须先有 B,A 还没有实例化,没有可以提前暴露的对象;
- 原型(prototype)作用域的 Bean:每次获取都创建新对象,不会放入缓存。
需要注意的是,Spring Boot 2.6 起默认禁止循环依赖,出现时直接启动失败,设置 spring.main.allow-circular-references=true 才能恢复。循环依赖通常说明职责划分有问题,更好的做法是调整依赖关系。
## 二、AOP
### 动态代理
面向切面编程(Aspect-Oriented Programming, AOP)用于把日志、事务、权限校验这类分散在各处的逻辑从业务代码中抽离出来。Spring AOP 基于动态代理实现:容器中保存的不是原始对象,而是代理对象,调用方法时先执行代理中的切面逻辑,再调用原始对象的方法。
两种代理方式:
- JDK 动态代理:目标类实现了接口时可以使用,代理类实现同样的接口,只能代理接口中的方法;
- CGLIB:在运行时生成目标类的子类,通过重写方法来代理,因此 final 类、final 方法和 private 方法无法被代理。
Spring Framework 在目标类实现了接口时默认使用 JDK 动态代理;Spring Boot 默认使用 CGLIB,可以通过 spring.aop.proxy-target-class 修改。
JDK 动态代理的原理可以用下面的代码说明,切面逻辑写在 InvocationHandler 中:
```java
public interface OrderService {
void create();
}
OrderService target = () -> System.out.println("创建订单");
OrderService proxy = (OrderService) Proxy.newProxyInstance(
OrderService.class.getClassLoader(),
new Class<?>[]{OrderService.class},
(p, method, args) -> {
System.out.println("开启事务");
Object result = method.invoke(target, args);
System.out.println("提交事务");
return result;
});
proxy.create();
```
```text
开启事务
创建订单
提交事务
```
### 自调用
代理只能拦截从外部经过代理的调用。在目标对象内部调用自己的另一个方法时,等价于 this.inner(),调用的是原始对象,不经过代理,切面不会生效:
<div align="center"> <img src="pics/spring-aop-proxy.png" width="680px"/> </div><br>
```java
@Service
public class OrderService {
public void outer() {
inner(); // 自调用,inner() 上的事务不生效
}
@Transactional
public void inner() {
}
}
```
这是 @Transactional、@Async、@Cacheable 等注解失效最常见的原因。解决方法是把被调用的方法移到另一个 Bean 中,或者注入自身的代理,通过代理调用。
## 三、事务
### 声明式事务
@Transactional 同样基于 AOP 实现:代理在方法执行前开启事务,方法正常返回时提交,抛出异常时回滚。
需要注意的是,默认只有 RuntimeException 和 Error 会触发回滚,受检异常(例如 IOException)不会回滚,需要通过 rollbackFor 指定。
### 传播行为
传播行为指的是一个事务方法调用另一个事务方法时,事务如何传递。常用的有以下三种:
- REQUIRED:默认值,当前有事务就加入,没有就新建。内外两个方法属于同一个事务,一起提交或者一起回滚;
- REQUIRES_NEW:挂起当前事务,新建一个独立的事务,两个事务分别提交和回滚,例如无论业务成功与否都要保存的操作日志;
- NESTED:在当前事务中创建一个保存点,内层回滚时只回滚到保存点,外层回滚时内层也一起回滚。
REQUIRED 有一个常见的问题:内层方法抛出异常后,即使外层捕获了这个异常,整个事务也已经被标记为只能回滚,外层方法结束时事务回滚,并抛出 UnexpectedRollbackException。
### 事务失效
事务不生效的常见原因:
- 自调用:同一个类中的方法互相调用,不经过代理;
- 方法无法被代理:final 方法、static 方法和 private 方法;Spring 6.0 之前,非 public 方法上的注解也会被忽略;
- 异常被吞掉:方法内部捕获了异常而没有重新抛出,代理认为方法正常结束,提交了事务;
- 抛出的是受检异常,而没有配置 rollbackFor;
- 对象不是由 Spring 管理的,例如自己 new 出来的对象;
- 在新线程中操作数据库:事务绑定在当前线程上,其它线程中的操作不属于这个事务;
- 数据库不支持事务,例如 MySQL 的 MyISAM 引擎。
## 四、Spring Boot 自动配置
Spring Boot 在 Spring 的基础上提供了自动配置和 starter:starter 把一组常用的依赖打包在一起,例如 spring-boot-starter-web 引入了 Spring MVC、内嵌的 Tomcat 和 JSON 库;自动配置则根据引入的依赖自动创建所需的 Bean,不需要手动配置就能启动一个 Web 应用。
自动配置的过程:
1. 启动类上的 @SpringBootApplication 包含了 @EnableAutoConfiguration;
2. 启动时读取所有 jar 包中的 META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports 文件,得到自动配置类的列表,Spring Boot 2.7 之前写在 META-INF/spring.factories 中;
3. 每个自动配置类都带有条件注解,条件满足时才生效。例如 @ConditionalOnClass 要求类路径上存在某个类,@ConditionalOnMissingBean 要求用户没有定义同类型的 Bean,@ConditionalOnProperty 根据配置项决定。
例如引入 spring-boot-starter-jdbc 和数据库驱动后,数据源的自动配置类就会生效,按配置文件中的地址创建一个 DataSource;如果用户自己定义了 DataSource,由于 @ConditionalOnMissingBean,自动配置不再创建。因此用户的配置总是优先于自动配置。
## 参考资料
- [Spring Framework: Dependency Injection](https://docs.spring.io/spring-framework/reference/core/beans/dependencies/factory-collaborators.html)
- [Spring Framework: Customizing the Nature of a Bean](https://docs.spring.io/spring-framework/reference/core/beans/factory-nature.html)
- [Spring Framework: Container Extension Points](https://docs.spring.io/spring-framework/reference/core/beans/factory-extension.html)
- [Spring Framework: Proxying Mechanisms](https://docs.spring.io/spring-framework/reference/core/aop/proxying.html)
- [Spring Framework: Using @Transactional](https://docs.spring.io/spring-framework/reference/data-access/transaction/declarative/annotations.html)
- [Spring Framework: Transaction Propagation](https://docs.spring.io/spring-framework/reference/data-access/transaction/declarative/tx-propagation.html)
- [Spring Framework 源码:DefaultSingletonBeanRegistry](https://github.com/spring-projects/spring-framework/blob/main/spring-beans/src/main/java/org/springframework/beans/factory/support/DefaultSingletonBeanRegistry.java)
- [Spring Boot: Creating Your Own Auto-configuration](https://docs.spring.io/spring-boot/reference/features/developing-auto-configuration.html)
- [Spring Boot 2.6 Release Notes](https://github.com/spring-projects/spring-boot/wiki/Spring-Boot-2.6-Release-Notes)
- [Spring Boot 2.7 Release Notes](https://github.com/spring-projects/spring-boot/wiki/Spring-Boot-2.7-Release-Notes)