19 spring是如何保证bean是单例的？

vvEcho 2025-02-27 17:39:39
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spring是通过三级缓存与双重检测锁的协作来保证bean是单例的

一级缓存（singletonObjects）：存储完全初始化后的单例 Bean 实例。
二级缓存（earlySingletonObjects）：存储提前暴露的 Bean 引用（未完成属性填充和初始化）。
三级缓存（singletonFactories）：存储 Bean 工厂对象（ObjectFactory），用于解决循环依赖时提前生成代理对象

关键源码流程（参考 DefaultSingletonBeanRegistry.getSingleton()）：

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public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {

    private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap(256); // 一级缓存
    private final Map<String, Object> earlySingletonObjects = new HashMap(16); //二级缓存
    private final Map<String, ObjectFactory<?>> singletonFactories = new HashMap(16);// 三级缓存

    protected Object getSingleton(String beanName, boolean allowEarlyReference) {
        // 第一次检测：从一级缓存快速获取
        Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
        if (singletonObject == null) {
            synchronized (this.singletonObjects) {
                // 第二次检测：加锁后再次检查
                singletonObject = this.earlySingletonObjects.get(beanName);
                if (singletonObject == null && allowEarlyReference) {
                    ObjectFactory<?> singletonFactory = this.singletonFactories.get(beanName);
                    if (singletonFactory != null) {
                        // 通过工厂创建早期引用（可能触发代理生成）
                        singletonObject = singletonFactory.getObject();
                        this.earlySingletonObjects.put(beanName, singletonObject);
                        this.singletonFactories.remove(beanName);
                    }
                }
            }
        }
        return singletonObject;
    }
}

延伸问题： 为什么1级缓存是线程安全的容器，而二三级缓存是非线程的容器

首先，1级缓存存储完整单例对象的容器，是全局共享的，所有线程都可能并发访问，必须保证高并发下的数据一致性；所以采用了CHM锁机制，保证线程安全。
1级缓存的创建是为了支持高并发的读取，而不是创建；bean的创建是串行化，并不存在并发创建的场景；

Bean 的创建过程通过同步机制保证线程安全，而 CHM 则优化了初始化后的并发访问性能
其次，二级缓存是存储早期暴露的 Bean 引用（未完成属性注入和初始化），主要用于解决循环依赖问题（如 A 依赖 B，B 又依赖 A）
虽然使用 HashMap，但其访问仅在同步代码块内进行（例如 getSingleton() 方法中的 synchronized 锁），通过锁机制保证线程安全。
另外二级缓存的生命周期较短，仅在 Bean 创建过程中临时使用，且通过同步块控制并发，无需额外线程安全容器的开销

最后，三级缓存存储 ObjectFactory 工厂对象，用于生成 Bean 的早期引用（可能包含代理对象），解决循环依赖和 AOP 代理的动态生成问题
三级缓存的写入和读取操作集中在单一线程的 Bean 创建流程中（如 createBean() 方法），不存在并发场景，因此无需线程安全容器。
工厂对象（ObjectFactory）仅被调用一次（生成早期引用后即移除），生命周期极短，无需复杂同步机制，所以也是普通hashMap

01 xxl-job的原理
18 spring中支持的bean的作用域有哪几种？