在Spring框架中，三级缓存机制是其解决循环依赖问题的关键设计之一，特别是在处理单例bean的循环依赖时。这三级缓存分别是：

1. beanDefinitionMap：

   • 这是第一级缓存，主要用于存储所有Bean的定义信息（BeanDefinition对象）。当Spring容器启动并解析配置（如XML配置或注解）时，会将每个Bean的定义加载到这个Map中。BeanDefinition包含了类名、作用域、依赖关系等元数据信息。

2. singletonObjects：

   • 第二级缓存，用于存储完全初始化完毕的单例Bean实例。当一个单例Bean完成了实例化和所有初始化过程（包括属性注入、初始化方法调用等），它会被放置到这里。从这个缓存中取出的Bean是完全可用的，可以直接注入到其他需要它的Bean中。

3. singletonFactories

   • 这是第三级缓存，存放的是生产Bean实例的工厂对象（ObjectFactory）。当一个单例Bean被创建但尚未完成其全部初始化过程时，会先放入这个缓存中。使用工厂对象的好处在于，它可以延后Bean的完整初始化过程，直到真正需要使用Bean时才进行最后的初始化步骤。这对于解决循环依赖至关重要，因为它允许Spring在遇到循环依赖时，能够返回一个可用来创建实例但尚未完全初始化的工厂引用，从而打破了循环，后续再完成剩余的初始化步骤。

三级缓存的作用：

• 解决循环依赖：通过这三级缓存，Spring能够在实例化Bean的过程中，即使遇到循环依赖的情况，也能够确保每个Bean至少有一个可注入的引用，哪怕这个引用还未完全初始化。这样，Spring就可以继续完成依赖链上的其他Bean的创建，最终解决循环依赖问题。
• 提高性能：避免了不必要的重复实例化，特别是对于单例Bean，一旦创建就可以重复利用。
• 支持AOP代理：在处理包含AOP代理的循环依赖时，三级缓存的设计尤为重要，它确保了即使是在AOP代理创建过程中也能正确处理依赖关系，避免了直接使用未代理的对象。

举例说明：

@Service
public class ServiceA {
    private ServiceB serviceB;

    @Autowired
    public void setServiceB(ServiceB serviceB) {
        this.serviceB = serviceB;
    }
}

@Service
public class ServiceB {
    private ServiceA serviceA;

    @Autowired
    public void setServiceA(ServiceA serviceA) {
        this.serviceA = serviceA;
    }
}

处理过程：

BeanDefinitionMap：
Spring启动时，首先读取配置，发现ServiceA和ServiceB的定义，将它们的BeanDefinition分别加入到beanDefinitionMap中。

创建ServiceA：
Spring开始创建ServiceA的实例，此时ServiceA依赖于ServiceB，但ServiceB尚未创建。
因为是单例模式，Spring尝试从singletonObjects缓存中获取ServiceB，但未找到，因为ServiceB还没创建；这时将ServiceA实例(已经创建但未实例化)包装进ObjectFactory【通过SingletonBeanRegistry.getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory)方法包装】，将ObjectFactory放入singletonFactories三级缓存中。

创建ServiceB（同时处理循环依赖）：
接着Spring转而创建ServiceB实例，ServiceB又依赖于ServiceA。
Spring再次尝试从singletonObjects获取ServiceA，但因为ServiceA的创建尚未完成，它会发现ServiceA存在于singletonFactories缓存中作为一个半成品（即ObjectFactory），从singletonFactories中获取到代表ServiceA的ObjectFactory【ObjectFactory#getObject】获取到ServiceA实例，并注入到ServiceB中，这样就打破了循环依赖的死锁。

@FunctionalInterface
public interface ObjectFactory<T> {
    T getObject() throws BeansException;
}

完成初始化：随着循环依赖被临时解决，Spring继续完成ServiceA和ServiceB的初始化，包括完成有依赖注入、调用初始化方法等。最终，当所有步骤完成，两个Bean都会被放入singletonObjects缓存，作为完全初始化的单例实例。

简而言之：分别创建A和B两个对象的时候，都会创建对应的ObjectFactory对象放在三级缓存中，然后依赖对象的时候，会先从二级缓存中找需要的对象，如果找不到，就会去三级缓存中找到该对象的ObjectFactory，然后通过该ObjectFactory对象中返回需要的A或者B对象；最后将初始化后的对象放入二级缓存中。