java:fastjson,jackson自定义反序列化器设计暨jackson反序列化时出现StackOverflowError异常的原因分析

news2024/11/16 0:18:50

问题描述

如下是一个Java Bean类，这是我的sql2java工具根据数据库表自动生成的对应表记录的Java类。
在这里插入图片描述
与之对应的数据库表定义如下：

CREATE TABLE IF NOT EXISTS dc_device_channel (
    `device_id`     int         NOT NULL COMMENT 'X@NAME:设备ID@X',
    `sid`           int         NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT 'X@NAME:物理屏幕ID@x',
    `area`          varchar(32) NOT NULL COMMENT 'X@NAME:显示区域ID@x',
    `rect`          varchar(64) DEFAULT NULL COMMENT 'X@NAME:显示区域坐标@x,对应EamPlayer的defineChannel语法TYPE@net.facelib.eam.interpreter.Rectangle@EPYT',
    `channel`       varchar(32) NOT NULL COMMENT 'X@NAME:频道ID@x,显示区域对应的频道',
    `run_tasks`     text        DEFAULT NULL COMMENT 'X@NAME:播放任务@X描述,设备实际播放的任务描述,由设备端写入,对应EamPlayer的definePlanTask语法',
    PRIMARY KEY(`device_id`,`sid`,`area`),
    FOREIGN KEY (device_id)  REFERENCES dc_device(id) ON DELETE CASCADE,
    INDEX (channel)
)COMMENT 'X@NAME:设备显示区域频道记录@X' DEFAULT CHARSET=utf8;

这是一个基本标准的Java Bean，每个数据库字段对应的Java成员都有getter/setter方法。不论是jackson,还是fastjson将序列化为JSON字符串时都没有任何问题。
但是仔细看上面的截图可以发现，在setter方法中会修改initialzied,modified字段，(这是两个额外字段，以bit形式记录该字段是否被修改过)。尤其这个modified字段用于在调用JDBC方法保存记录时，决定是否保存该字段。
也就是说每次调用setter方法都会影响modified,initialized字段的值。
那么可以想见当不做任何特别设置，对JSON字段串进行反序列化时，得到的initialzied,modified字段的值是不确定的。取决于这两个字段被反序列化时的顺序，如果它们被在放在最后反序列化，那它们的值是正确的，否则它们的值与原始输入值肯定是不一致的。

另外如果输入的JSON字符串中字段名是snake-case的数据库字段名(如run_tasks),反序列化时应该能自动识别为camel-case的Java字段名(如runTasks)。这是JSON工具默认反序列化做不到的。

所以为了解决这些问题，只能为它们自定义反序列化实现。

fastjson 反序列化

fastjson反序列化器实现很简单，实现的时候没有遇到太多麻烦，
基本的逻辑就是继承com.alibaba.fastjson.parser.deserializer.JavaBeanDeserializer重写deserialze(DefaultJSONParser parser, Type type, Object fieldName)方法，先将输入内容反序列化为JSONObject(也就是Map<String, Object>), 然后识别snake-case的数据库字段名转为camel-case的JavaBean字段名。然后调用JavaBeanDeserializer.createInstance方法对JSONObject逐字段反序列化返回对应的Java Bean对象，并最后调用setter方法赋值modified,initialized字段在确保它们的值与原始输入值一致。

代码如下：

public class FastjsonDeserializer extends JavaBeanDeserializer implements Constant {
	public FastjsonDeserializer(ParserConfig config, Class<? extends BaseBean> beanClass) {
		super(config, checkNotNull(beanClass,"beanClass is null"));
	}
	public FastjsonDeserializer(Class<? extends BaseBean> beanClass) {
		this(ParserConfig.global, beanClass);
	}
	@SuppressWarnings("unchecked")
	@Override
	public <T> T deserialze(DefaultJSONParser parser, Type type, Object fieldName) {
		/** deserialze to JSONObject */
		JSONObject json = (JSONObject)super.deserialze(parser, JSONObject.class, fieldName);
		// replace key to camel-case if snake-case
		for(String key:Lists.newArrayList(json.keySet()) ) {
			if(isSnakecase(key)) {
				String camelcase = toCamelcase(key);
				if(!json.containsKey(camelcase)) {
					json.put(camelcase, json.get(key));
					json.remove(key);
				}
			}
		}
		/** convert Map to target type based BaseBean  */
		try {
			BaseBean bean = (BaseBean) createInstance(json, parser.getConfig());
			bean.setNew(firstNonNull(json.getBoolean(FIELD_NEW), true));
			Integer modified = json.getInteger(FIELD_MODIFIED);
			Integer initialized = json.getInteger(FIELD_INITIALIZED);
			if(null != initialized){
				bean.setInitialized(initialized);
			}
			if(null != modified){
				bean.setModified(modified);
			}
			return (T) bean;
		} catch (Exception e) {
			throw new JSONException(e.getMessage(), e);
		}
	}
}

有了这个类，实现一个为上面DeviceChannelBean定制的fastjson反序列化类就很简单：

    public static class DeviceChannelBeanFastjsonDeserializer extends FastjsonDeserializer{
        public DeviceChannelBeanFastjsonDeserializer() {
            super(DeviceChannelBean.class);
        }
    }

然后我们就可以如下使用@JSONType注解将反序列化器定义在类上：

@JSONType(deserializer=DeviceChannelBeanFastjsonDeserializer.class)
public final class DeviceChannelBean extends BaseRow
    implements Serializable,Constant
{
......
}

这样不论在什么环境 DeviceChannelBean 都可以被faskjson正确反序列化了

jackson反序列化实现（一）

这是我最开始设计的jackson反序列化实现，
基本的逻辑就是继承com.fasterxml.jackson.databind.deser.std.StdDeserializer重写deserialize(JsonParser jp, DeserializationContext ctxt)方法，先将输入内容反序列化为JsonNode ,然后调用ObjectMapper.treeToValue方法将JsonNode 转为指定类的对象，并在最后调用setter方法赋值modified,initialized字段确保它们的值与原始输入值一致。

注意这个实现中没有考虑snake-case的问题。

public class JacksonDeserializer<B extends BaseBean> extends StdDeserializer<B>implements Constant  {
	private static final long serialVersionUID = 7410414787512241455L;
	protected JacksonDeserializer(Class<B> beanClass) {
		super(beanClass);
	}

	@SuppressWarnings("unchecked")
	@Override
	public B deserialize(JsonParser jp, DeserializationContext ctxt) throws IOException, JsonProcessingException {
		ObjectMapper mapper = (ObjectMapper) jp.getCodec();
        JsonNode node = mapper.readTree(jp);
        B bean = (B) mapper.treeToValue(node,_valueClass);
		bean.setNew(firstNonNull(getBoolean(node,FIELD_NEW), true));
		Integer modified = getInteger(node,FIELD_MODIFIED);
		Integer initialized = getInteger(node,FIELD_INITIALIZED);
		if(null != initialized){
			bean.setInitialized(initialized);
		}
		if(null != modified){
			bean.setModified(modified);
		}
		return bean;
	}
	
	private Boolean getBoolean(JsonNode node,String name) {
		JsonNode vnode = node.get(name);
		if(null != vnode && !vnode.isNull()) {
			return vnode.asBoolean();
		}
		return null;
	}
	private Integer getInteger(JsonNode node,String name) {
		JsonNode vnode = node.get(name);
		if(null != vnode && !vnode.isNull()) {
			return vnode.asInt();
		}
		return null;
	}
}

设计很简单，一切看起来都很美好，
但是这个反序列化器是不能正常工作的，用于反序列化时就会报错：StackOverflowError,很严重的堆栈溢出错误。

为啥呢？
问题出在ObjectMapper.treeToValue方法，仔细研究ObjectMapper的源码发现，treeToValue方法是调用readValue(JsonParser p, Class<T> valueType),而readValue方法最终是调用 _findRootDeserializer(DeserializationContext ctxt,JavaType valueType)来根据treeToValue方法提供的valueType参数(目标类型)获取反序列化实例。那么它返回的还是当前JacksonDeserializer实例，也就是自己。所以就造成了无限递归。所以这里我们不能简单的调用treeToValue(TreeNode n, Class<T> valueType)方法来完成字段反序列化。必须在deserialize(JsonParser jp, DeserializationContext ctxt)实现Java Bean的字段解析。才能避免递归调用问题。

jackson反序列化实现（二）

下面的代码是我实现的第二版的jackson反序列化器。它以com.fasterxml.jackson.databind.deser.BeanDeserializer为基类，BeanDeserializer是Jackson默认的Java Bean反序列化实现。
在下面的deserialize(JsonParser jp, DeserializationContext ctxt)方法中参照BeanDeserializer.vanillaDeserialize方法实现字段解析，在字段解析过程中自动识别snake-case的数据库字段名转为camel-case的JavaBean字段名(参见findProperty方法)，并在最后调用setter方法赋值modified,initialized字段确保它们的值与原始输入值一致。

public class JacksonDeserializer extends BeanDeserializer implements Constant  {
	private static final long serialVersionUID = 7410414787512241455L;
	public JacksonDeserializer(Class<? extends BaseBean> beanClass) {
		super(createBeanDeserializer(beanClass));
	}

	@Override
	public BaseBean deserialize(JsonParser jp, DeserializationContext ctxt) throws IOException, JsonProcessingException {
		// see also BeanDeserializer.vanillaDeserialize
		BaseBean bean = (BaseBean) _valueInstantiator.createUsingDefault(ctxt);
		Boolean _new = null;
		Integer initialized = null,modified = null;
		
        for(String propName = jp.nextFieldName();propName != null;propName = jp.nextFieldName()) {
        	jp.nextToken();
        	SettableBeanProperty prop = findProperty(this,propName);
        	if (prop != null) { // normal case
        		try {
        			switch(propName) {
        			case FIELD_NEW:
        				_new = (Boolean) prop.deserialize(jp,ctxt);
        				break;
        			case FIELD_INITIALIZED:
        				initialized = (Integer) prop.deserialize(jp,ctxt);
        				break;
        			case FIELD_MODIFIED:
        				modified = (Integer) prop.deserialize(jp,ctxt);
        				break;
        			default:
        				prop.deserializeAndSet(jp, ctxt, bean);
        			}
        		} catch (Exception e) {
        			wrapAndThrow(e, bean, propName, ctxt);
        		}
        		continue;
        	}
            handleUnknownVanilla(jp, ctxt, bean, propName);
        }
        if(null != _new) {
        	bean.setNew(_new);
        }
		if(null != initialized){
			bean.setInitialized(initialized);
		}
		if(null != modified){
			bean.setModified(modified);
		}
		return bean;
	}
	private SettableBeanProperty findProperty(BeanDeserializer beanDeserializer,String propName) {
		SettableBeanProperty prop = beanDeserializer.findProperty(propName);
		if(null == prop && isSnakecase(propName)) {
			prop = beanDeserializer.findProperty(toCamelcase(propName));
		}
		return prop;
	}
	/**
	 * 创建{@code beanClass}对应的{@link BeanDeserializerBase}实例用于父类构造方法的参数,
	 * 将{@code beanClass}的序列化参数注入到当前实例中
	 * @param beanClass
	 */
	private static BeanDeserializerBase createBeanDeserializer(Class<?> beanClass){
		try {
			ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
			DefaultDeserializationContext defctx = (DefaultDeserializationContext) mapper.getDeserializationContext();
			DefaultDeserializationContext ctxt = defctx.createInstance(mapper.getDeserializationConfig(),	null,null);
			JavaType type = ctxt.constructType(beanClass);
			BasicBeanDescription beanDesc = (BasicBeanDescription)ctxt.getConfig().introspect(type);
			BeanDeserializerFactory factory = (BeanDeserializerFactory) ctxt.getFactory();
			BeanDeserializer beanDeserializer = (BeanDeserializer) factory.buildBeanDeserializer(ctxt, type, beanDesc);
			beanDeserializer.resolve(ctxt);
			return beanDeserializer;
		} catch (IOException e) {
			throw new ExceptionInInitializerError(e);
		}
	}
}

有了这个jackson反序列化实现类，实现一个为上面DeviceChannelBean定制的jackson反序列化类就很简单：

    public static class DeviceChannelBeanJacksonDeserializer extends JacksonDeserializer{
        private static final long serialVersionUID = 359505789687575302L;
        public DeviceChannelBeanJacksonDeserializer() {
            super(DeviceChannelBean.class);
        }
    }

然后我们就可以如下使用@JsonDeserialize注解将反序列化器定义在类上：

@JsonDeserialize(using=DeviceChannelBeanJacksonDeserializer.class)
public final class DeviceChannelBean extends BaseRow
    implements Serializable,Constant
{
......
}

这样不论在什么环境 DeviceChannelBean 都可以被jackson正确反序列化了

createBeanDeserializer

这里最难实现并不是deserialize(JsonParser jp, DeserializationContext ctxt)中的逐字段反序列化。而是构造方法。BeanDeserializer最简单的构造方法的参数也是一个BeanDeserializerBase实例，这个实例包含了一个JavaBean类所有的反序列化配置，没有以Class<?>为参数的构造方法，jackson源码中也没有找到直接的方法或简单示例根据一个Java Bean类型创建一个BeanDeserializer实例。
所以我参照com.fasterxml.jackson.databind.deser.DeserializerCache.(DeserializationContext ctxt,DeserializerFactory factory, JavaType type)和com.fasterxml.jackson.databind.deser.DeserializerFactory.createBeanDeserializer(DeserializationContext ctxt, JavaType type, BeanDescription beanDesc)方法结合实际测试，设计了上面的静态方法createBeanDeserializer(Class<?> beanClass)实现从一个Java Bean类型创建一个BeanDeserializerBase实例。用于为JavaBeanDeserializer构造方法提供参数。

完整代码

以上FastjsonDeserializer,JacksonDeserializer的完整代码参见我的码云仓库：
https://gitee.com/l0km/sql2java/blob/master/sql2java-base/src/main/java/gu/sql2java/json/FastjsonDeserializer.java
https://gitee.com/l0km/sql2java/blob/master/sql2java-base/src/main/java/gu/sql2java/json/JacksonDeserializer.java

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