2019-11-29 09:52 已编辑阿里巴巴_新零售技术部_技术专家

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FastJson稍微使用不当就会导致StackOverflow

对于广大的开发人员来说，FastJson大家一定都不陌生。

FastJson（https://github.com/alibaba/fastjson）是阿里巴巴的开源JSON解析库，它可以解析JSON格式的字符串，支持将Java Bean序列化为JSON字符串，也可以从JSON字符串反序列化到JavaBean。

它具有速度快、使用广泛、测试完备以及使用简单等特点。但是，虽然有这么多优点，但是不代表着就可以随便使用，因为如果使用的方式不正确的话，就可能导致StackOverflowError。而StackOverflowError对于程序来说是无疑是一种灾难。

笔者在一次使用FastJson的过程中就遇到了这种情况，后来经过深入源码分析，了解这背后的原理。本文就来从情景再现看是抽丝剥茧，带大家看看坑在哪以及如何避坑。

缘由

FastJson可以帮助开发在Java Bean和JSON字符串之间互相转换，所以是序列化经常使用的一种方式。

有很多时候，我们需要在数据库的某张表中保存一些冗余字段，而这些字段一般会通过JSON字符串的形式保存。比如我们需要在订单表中冗余一些买家的基本信息，如JSON内容：

{
    "buyerName":"Hollis",
    "buyerWechat":"hollischuang",
    "buyerAgender":"male"
}

因为这些字段被冗余下来，必定要有地方需要读取这些字段的值。所以，为了方便使用，一般也对定义一个对应的对象。

这里推荐一个IDEA插件——JsonFormat，可以一键通过JSON字符串生成一个JavaBean。我们得到以下Bean:

public class BuyerInfo {

    /**
     * buyerAgender : male
     * buyerName : Hollis
     * buyerWechat : hollischuang@qq.com
     */
    private String buyerAgender;
    private String buyerName;
    private String buyerWechat;

    public void setBuyerAgender(String buyerAgender) { this.buyerAgender = buyerAgender;}
    public void setBuyerName(String buyerName) { this.buyerName = buyerName;}
    public void setBuyerWechat(String buyerWechat) { this.buyerWechat = buyerWechat;}
    public String getBuyerAgender() { return buyerAgender;}
    public String getBuyerName() { return buyerName;}
    public String getBuyerWechat() { return buyerWechat;}
}

然后在代码中，就可以使用FastJson把JSON字符串和Java Bean进行互相转换了。如以下代码：

Order order = orderDao.getOrder();

// 把JSON串转成Java Bean
BuyerInfo buyerInfo = JSON.parseObject(order.getAttribute(),BuyerInfo.class);

buyerInfo.setBuyerName("Hollis");

// 把Java Bean转成JSON串
order.setAttribute(JSON.toJSONString(buyerInfo));
orderDao.update(order);

有的时候，如果有多个地方都需要这样互相转换，我们会尝试在BuyerInfo中封装一个方法，专门将对象转换成JSON字符串，如：

public class BuyerInfo {

    public String getJsonString(){
        return JSON.toJSONString(this);
    }
}

但是，如果我们定义了这样的方法后，我们再尝试将BuyerInfo转换成JSON字符串的时候就会有问题，如以下测试代码：

public static void main(String[] args) {

    BuyerInfo buyerInfo = new BuyerInfo();
    buyerInfo.setBuyerName("Hollis");

    JSON.toJSONString(buyerInfo);
}

运行结果：

可以看到，运行以上测试代码后，代码执行时，抛出了StackOverflow。

从以上截图中异常的堆栈我们可以看到，主要是在执行到BuyerInfo的getJsonString方法后导致的。

那么，为什么会发生这样的问题呢？这就和FastJson的实现原理有关了。

FastJson的实现原理

关于序列化和反序列化的基础知识大家可以参考Java对象的序列化与反序列化，这里不再赘述。

FastJson的序列化过程，就是把一个内存中的Java Bean转换成JSON字符串，得到字符串之后就可以通过数据库等方式进行持久化了。

那么，FastJson是如何把一个Java Bean转换成字符串的呢，一个Java Bean中有很多属性和方法，哪些属性要保留，哪些要剔除呢，到底遵循什么样的原则呢？

其实，对于JSON框架来说，想要把一个Java对象转换成字符串，可以有两种选择：

1、基于属性。
2、基于setter/getter

关于Java Bean中的getter/setter方法的定义其实是有明确的规定的，参考JavaBeans(TM) Specification

而我们所常用的JSON序列化框架中，FastJson和jackson在把对象序列化成json字符串的时候，是通过遍历出该类中的所有getter方法进行的。Gson并不是这么做的，他是通过反射遍历该类中的所有属性，并把其值序列化成json。

不同的框架进行不同的选择是有着不同的思考的，这个大家如果感兴趣，后续文字可以专门介绍下。

那么，我们接下来深入一下源码，验证下到底是不是这么回事。

分析问题的时候，最好的办法就是沿着异常的堆栈信息，一点点看下去。我们再来回头看看之前异常的堆栈：

我们简化下，可以得到以下调用链：

BuyerInfo.getJsonString 
    -> JSON.toJSONString
        -> JSONSerializer.write
            -> ASMSerializer_1_BuyerInfo.write
                -> BuyerInfo.getJsonString

是因为在FastJson将Java对象转换成字符串的时候，出现了死循环，所以导致了StackOverflowError。

调用链中的ASMSerializer_1_BuyerInfo，其实是FastJson利用ASM为BuyerInfo生成的一个Serializer，而这个Serializer本质上还是FastJson中内置的JavaBeanSerizlier。

读者可以自己试验一下，比如通过如下方式进行degbug，就可以发现ASMSerializer_1_BuyerInfo其实就是JavaBeanSerizlier。

之所以使用ASM技术，主要是FastJson想通过动态生成类来避免重复执行时的反射开销。但是，在FastJson中，两种序列化实现是并存的，并不是所有情况都需要通过ASM生成一个动态类。读者可以尝试将BuyerInfo作为一个内部类，重新运行以上Demo，再看异常堆栈，就会发现JavaBeanSerizlier的身影。

那么，既然是因为出现了循环调用导致了StackOverflowError，我们接下来就将重点放在为什么会出现循环调用上。

JavaBeanSerizlier序列化原理

我们已经知道，在FastJson序列化的过程中，会使用JavaBeanSerizlier进行，那么就来看下 JavaBeanSerizlier到底做了什么，他是如何帮助FastJson进行序列化的。

FastJson在序列化的过程中，会调用JavaBeanSerizlier的write方法进行，我们看一下这个方法的内容：

public void write(JSONSerializer serializer, Object object, Object fieldName, Type fieldType, int features) throws IOException {
    SerializeWriter out = serializer.out;
    // 省略部分代码
    final FieldSerializer[] getters = this.getters;//获取bean的所有getter方法
    // 省略部分代码
    for (int i = 0; i < getters.length; ++i) {//遍历getter方法
        FieldSerializer fieldSerializer = getters[i];
        // 省略部分代码
        Object propertyValue;
        // 省略部分代码
        try {
            //调用getter方法，获取字段值
            propertyValue = fieldSerializer.getPropertyValue(object);
        } catch (InvocationTargetException ex) {
            // 省略部分代码
        }
        // 省略部分代码
    }
}

以上代码，我们省略了大部分代码之后，可以看到逻辑相对简单：就是先获取要序列化的对象的所有getter方法，然后遍历方法进行执行，视图通过getter方法获得对应的属性的值。

但是，当调用到我们定义的getJsonString方法的时候，进而会调用到JSON.toJSONString(this)，就会再次调用到JavaBeanSerizlier的write。如此往复，形成死循环，进而发生StackOverflowError。

所以，如果你定义了一个Java对象，定一个了一个getXXX方法，并且在该方法中调用了JSON.toJSONString方法，那么就会发生StackOverflowError！

如何避免StackOverflowError

通过查看FastJson的源码，我们已经基本定位到问题了，那么如何避免这个问题呢？

还是从源码入手，既然JavaBeanSerizlier的write方尝试获取对象的所有getter方法，那么我们就来看下他到底是怎么获取getter方法的，到底哪些方被他识别为"getter"，然后我们再对症下药。

在JavaBeanSerizlier的write方法中，getters的获取方式如下：

final FieldSerializer[] getters;

if (out.sortField) {
    getters = this.sortedGetters;
} else {
    getters = this.getters;
}

可见，无论是this.sortedGetters还是this.getters，都是JavaBeanSerizlier中的属性，那么就继续往上找，看看JavaBeanSerizlier是如何被初始化的。

通过调用栈追根溯源，我们可以发现，JavaBeanSerizlier是在SerializeConfig的成员变量serializers中获取到的，那么继续深入，就要看SerializeConfig是如何被初始化的，即BuyerInfo对应的JavaBeanSerizlier是如何被塞进serializers的。

通过调用关系，我们发现，SerializeConfig.serializers是通过SerializeConfig.putInternal方法塞值的：

而getObjectWriter中有关于putInternal的调用：

putInternal(clazz, createJavaBeanSerializer(clazz));

这里面就到了我们前面提到的JavaBeanSerializer，我们知道createJavaBeanSerializer是如何创建JavaBeanSerializer的，并且如何设置其中的setters的就可以了。

private final ObjectSerializer createJavaBeanSerializer(Class<?> clazz) {
    SerializeBeanInfo beanInfo = TypeUtils.buildBeanInfo(clazz, null, propertyNamingStrategy);
    if (beanInfo.fields.length == 0 && Iterable.class.isAssignableFrom(clazz)) {
        return MiscCodec.instance;
    }

    return createJavaBeanSerializer(beanInfo);
}

重点来了，TypeUtils.buildBeanInfo就是重点，这里面就到了我们要找的内容。

buildBeanInfo调用了 computeGetters，深入这个方法，看一下setters是如何识别出来的。部分代码如下：

for (Method method : clazz.getMethods()) {
    if (methodName.startsWith("get")) {
            if (methodName.length() < 4) {
                continue;
            }

            if (methodName.equals("getClass")) {
                continue;
            }

            ....
    }
}

这个方法很长很长，以上只是截取了其中的一部分，以上只是做了个简单的判断，判断方法是不是以'get'开头，然后长度是不是小于3，在判断方法名是不是getClass，等等一系列判断。。。

下面我简单画了一张图，列出了其中的核心判断逻辑：

那么，通过上图，我们可以看到computeGetters方法在过滤getter方法的时候，是有一定的逻辑的，只要我们想办法利用这些逻辑，就可以避免发生StackOverflowError。

这里要提一句，下面将要介绍的几种方法，都是想办法使目标方法不参与序列化的，所以要特别注意下。但是话又说回来，谁会让一个JavaBean的toJSONString进行序列化呢？

1、修改方法名

首先我们可以通过修改方法名的方式解决这个问题，我们把getJsonString方法的名字改一下，只要不以get开头就可以了。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        BuyerInfo buyerInfo = new BuyerInfo();
        buyerInfo.setBuyerName("Hollis");
        JSON.toJSONString(buyerInfo);
    }
}

class BuyerInfo {
    private String buyerAgender;
    private String buyerName;
    private String buyerWechat;

    //省略setter/getter

    public String toJsonString(){
        return JSON.toJSONString(this);
    }
}

2、使用JSONField注解

除了修改方法名以外，FastJson还提供了两个注解可以让我们使用，首先介绍JSONField注解，这个注解可以作用在方法上，如果其参数serialize设置成false，那么这个方法就不会被识别为getter方法，就不会参加序列化。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        BuyerInfo buyerInfo = new BuyerInfo();
        buyerInfo.setBuyerName("Hollis");
        JSON.toJSONString(buyerInfo);
    }
}


class BuyerInfo {
    private String buyerAgender;
    private String buyerName;
    private String buyerWechat;

    //省略setter/getter

    @JSONField(serialize = false)
    public String getJsonString(){
        return JSON.toJSONString(this);
    }
}

3、使用JSONType注解

FastJson还提供了另外一个注解——JSONType，这个注解用于修饰类，可以指定ignores和includes。如下面的例子，如果使用@JSONType(ignores = "jsonString")定义BuyerInfo，则也可避免StackOverflowError。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        BuyerInfo buyerInfo = new BuyerInfo();
        buyerInfo.setBuyerName("Hollis");
        JSON.toJSONString(buyerInfo);
    }
}

@JSONType(ignores = "jsonString")
class BuyerInfo {
    private String buyerAgender;
    private String buyerName;
    private String buyerWechat;

    //省略setter/getter    

    public String getJsonString(){
        return JSON.toJSONString(this);
    }
}