浅析 SpringMVC 中返回对象的循环引用问题
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2021-07-18 00:15
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问题发现
今天这个话题还是比较轻松的，可能很多朋友也都遇到过这个问题。
@RestController、@ResponseBody 等注解是我们在写 Web 应用时打交道最多的注解了，我们经常有这样的需求：返回一个对象给前端，SpringMVC 帮助我们序列化成 JSON 对象。而今天我要分享的话题也不是什么高深的内容，那就是返回对象中存在循环引用时问题的探讨。
该问题非常简单容易复现，直接上代码。
准备两个存在循环引用的对象：
@Data
public class Person {
private String name;
private IdCard idCard;
}
@Data
public class IdCard {
private String id;
private Person person;
}
在 SpringMVC 的 controller 中直接返回存在循环引用的对象：
@RestController
public class HelloController {
@RequestMapping("/hello")
public Person hello() {
Person person = new Person();
person.setName("kirito");
IdCard idCard = new IdCard();
idCard.setId("xxx19950102xxx");
person.setIdCard(idCard);
idCard.setPerson(person);
return person;
}
}
执行 curl localhost:8080/hello 发现，直接报了一个 StackOverFlowError：
问题剖析
不难理解这中间发生了什么，从堆栈和常识中都应当了解到一个事实，SpringMVC 默认使用了 jackson 作为 HttpMessageConverter，这样当我们返回对象时，会经过 jackson 的 serializer 序列化成 json 串，而另一个事实便是 jackson 是无法解析 java 中的循环引用的，套娃式的解析，最终导致了 StackOverFlowError。
有人会说，为什么你会有循环引用呢？天知道业务场景有多奇葩，既然 Java 没有限制循环引用的存在，那就肯定会有某一合理的场景存在该可能性，如果你在线上的一个接口一直平稳运行着，知道有一天，碰到了一个包含循环引用的对象，你看着打印出来的 StackOverFlowError 的堆栈，开始怀疑人生，是哪个小（大）可（S）爱（B）干的这种事！
我们先假设循环引用存在的合理性，如何解决该问题呢？最简单的解法：单向维护关联，参考 Hibernate 中的 OneToMany 关联中单向映射的思想，这需要干掉 IdCard 中的 Person 成员变量。或者，借助于 jackson 提供的注解，指定忽略循环引用的字段，例如这样：
@Data
public class IdCard {
private String id;
@JsonIgnore
private Person person;
}
当然，我也翻阅了一些资料，尝试寻求 jackson 更优雅的解决方式，例如这两个注解：
@JsonManagedReference
@JsonBackReference
但在我看来，似乎他们并没有什么大用场。
当然，你如果不嫌弃经常出安全漏洞的 fastjson，也可以选择使用 FastJsonHttpMessageConverter 替换掉 jackson 的默认实现，像下面这样：
@Bean
public HttpMessageConverters fastJsonHttpMessageConverters() {
//1、定义一个convert转换消息的对象
FastJsonHttpMessageConverter fastConverter = new FastJsonHttpMessageConverter();
//2、添加fastjson的配置信息
FastJsonConfig fastJsonConfig = new FastJsonConfig();
SerializerFeature[] serializerFeatures = new SerializerFeature[]{
// 输出key是包含双引号
// SerializerFeature.QuoteFieldNames,
// 是否输出为null的字段,若为null 则显示该字段
// SerializerFeature.WriteMapNullValue,
// 数值字段如果为null，则输出为0
SerializerFeature.WriteNullNumberAsZero,
// List字段如果为null,输出为[],而非null
SerializerFeature.WriteNullListAsEmpty,
// 字符类型字段如果为null,输出为"",而非null
SerializerFeature.WriteNullStringAsEmpty,
// Boolean字段如果为null,输出为false,而非null
SerializerFeature.WriteNullBooleanAsFalse,
// Date的日期转换器
SerializerFeature.WriteDateUseDateFormat,
// 循环引用
//SerializerFeature.DisableCircularReferenceDetect,
};
fastJsonConfig.setSerializerFeatures(serializerFeatures);
fastJsonConfig.setCharset(Charset.forName("UTF-8"));
//3、在convert中添加配置信息
fastConverter.setFastJsonConfig(fastJsonConfig);
//4、将convert添加到converters中
HttpMessageConverter<?> converter = fastConverter;
return new HttpMessageConverters(converter);
}
你可以自定义一些 json 转换时的 feature，当然我今天主要关注 SerializerFeature.DisableCircularReferenceDetect 这一属性，只要不显示开启该特性，fastjson 默认就能处理循环引用的问题。
如上配置后，让我们看看效果：
{"idCard":{"id":"xxx19950102xxx","person":{"$ref":".."}},"name":"kirito"}
已经正常返回了，fastjson 使用了"$ref":".." 这样的标识，解决了循环引用的问题，如果继续使用 fastjson 反序列化，依旧可以解析成同一对象，其实我在之前的文章中已经介绍过这一特性了《gson 替换 fastjson 引发的线上问题分析》。
使用 FastJsonHttpMessageConverter 可以彻底规避掉循环引用的问题，这对于返回类型不固定的场景十分有帮助，而 @JsonIgnore 只能作用于那些固定结构的循环引用对象上。
问题思考
值得一提的是，为什么一般标准的 JSON 类库并没有如此关注循环引用的问题呢？fastjson 看起来反而是个特例，我觉得主要还是 JSON 这种序列化的格式就是为了通用而存在的，$ref 这样的契约信息，并没有被 JSON 的规范去定义，fastjson 可以确保 $ref 在序列化、反序列化时能够正常解析，但如果是跨框架、跨系统、跨语言等场景，这一切都是个未知数了。说到底，这还是 Java 语言的循环引用和 JSON 通用规范不包含这一概念之间的 gap（可能 JSON 规范描述了这一特性，但我没有找到，如有问题，烦请指正）。
我到底应该选择 @JsonIgnore 还是使用 FastJsonHttpMessageConverter 呢？经历了上面的思考，我觉得各位看官应该能够根据自己的场景选择合适的方案了。
总结下，如果选择 FastJsonHttpMessageConverter ，改动较大，如果有较多的存量接口，建议做好回归，以确认解决循环引用问题的同时，别引入了其他不兼容的改动。并且，需要基于你的使用场景评估方案，如果出现了循环引用，fastjson 会使用 $ref 来记录引用信息，请确认你的前端或者接口方能够识别该信息，因为这可能并不是标准的 JSON 规范。你也可以选择 @JsonIgnore 来实现最小改动，但也同时需要注意，如果根据序列化的结果再次反序列化，引用信息可不会自动恢复。
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