依赖注入容器中的循环依赖问题与解决方案

1. 问题描述

循环依赖（Circular Dependency）指两个或多个组件相互引用，形成闭环。在依赖注入（DI）容器中，若类A依赖类B，同时类B又依赖类A，容器在创建对象时会陷入无限循环，导致栈溢出或死锁。例如：

class A {
    private B b;
    public A(B b) { this.b = b; }
}
class B {
    private A a;
    public B(A a) { this.a = a; }
}

容器无法单独构造A或B，因为双方都需要对方先被实例化。

2. 循环依赖的检测原理

容器通常通过依赖图（Dependency Graph） 检测循环依赖：

1. 构建依赖图：将每个类作为节点，依赖关系作为有向边（A → B 表示A依赖B）。
2. 拓扑排序：若图中存在环，则无法进行拓扑排序，容器抛出异常（如Spring的BeanCurrentlyInCreationException）。
3. 实时追踪：在创建Bean时，容器记录当前正在创建的Bean集合，若发现重复依赖请求，即判定为循环依赖。

3. 解决方案：三级缓存与提前暴露

以Spring框架为例，其通过三级缓存解决构造器注入之外的循环依赖：

三级缓存结构

1. 一级缓存（Singleton Objects）：存储完全初始化后的单例Bean。
2. 二级缓存（Early Singleton Objects）：存储提前暴露的原始对象（已实例化但未填充属性）。
3. 三级缓存（Singleton Factories）：存储Bean的工厂对象，用于生成代理对象（如AOP场景）。

解决流程（以A和B的属性注入为例）

1. 创建A：容器实例化A（调用构造函数），此时A未初始化，将其工厂对象放入三级缓存。
2. 填充A的属性：发现A依赖B，转而创建B。
3. 创建B：实例化B后，发现B依赖A，于是从三级缓存中获取A的工厂，生成A的早期引用（放入二级缓存），并将此引用注入B。
4. 完成B的初始化：B初始化后，一级缓存中存入B。
5. 继续初始化A：将已初始化的B注入A，完成A的初始化，将A存入一级缓存。

关键点

• 提前暴露：在对象未初始化前就暴露其引用，打破循环等待。
• 构造器注入无法解决：若循环依赖通过构造器注入（而非Setter/字段注入），对象无法在实例化前暴露，容器会直接报错。

4. 其他解决方案

1. 设计重构：
   • 引入中间接口或抽象层，解耦相互依赖。
   • 使用事件驱动或回调模式，避免直接引用。
2. 延迟加载（Lazy Loading）：通过代理或@Lazy注解，延迟依赖的实际注入，但需注意性能开销。
3. Setter注入替代构造器注入：Setter注入允许对象先实例化，再解决依赖，兼容三级缓存方案。

5. 实际应用建议

• 优先通过代码设计避免循环依赖，而非依赖容器特性。
• 若使用Spring，确保循环依赖场景中使用属性注入而非构造器注入。
• 在单元测试中模拟容器行为，验证循环依赖处理的正确性。

通过以上步骤，容器在保证单例唯一性的同时，智能地管理对象创建顺序，解决了大多数场景下的循环依赖问题。