Fastjson反序列化随机性失败

本文主要讲述了一个具有"随机性"的反序列化错误！

前言

Fastjson作为一款高性能的JSON序列化框架，使用场景众多，不过也存在一些潜在的bug和不足。本文主要讲述了一个具有 " 随机性 " 的反序列化错误！

问题代码

为了清晰地描述整个报错的来龙去脉，将相关代码贴出来，同时也为了可以本地执行，看一下实际效果。

▐ StewardTipItem

package test;


import java.util.List;


public class StewardTipItem {


    private Integer type;


    private List<String> contents;


    public StewardTipItem(Integer type, List<String> contents) {
        this.type = type;
        this.contents = contents;
    }
}

▐ StewardTipCategory

反序列化时失败，此类有两个特殊之处：

返回 StewardTipCategory 的 build 方法(忽略返回null值)。
构造函数『 C1 』 Map<Integer, List> items 参数与List items 属性同名，但类型不同！

package test;


import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Map;


public class StewardTipCategory {


    private String category;


    private List<StewardTipItem> items;


    public StewardTipCategory build() {
        return null;
    }


    //C1 下文使用C1引用该构造函数
    public StewardTipCategory(String category, Map<Integer, List<String>> items) {
        List<StewardTipItem> categoryItems = new ArrayList<>();
        for (Map.Entry<Integer, List<String>> item : items.entrySet()) {
            StewardTipItem tipItem = new StewardTipItem(item.getKey(), item.getValue());
            categoryItems.add(tipItem);
        }
        this.items = categoryItems;
        this.category = category;
    }


    // C2 下文使用C2引用该构造函数
    public StewardTipCategory(String category, List<StewardTipItem> items) {
        this.category = category;
        this.items = items;
    }


    public String getCategory() {
        return category;
    }


    public void setCategory(String category) {
        this.category = category;
    }


    public List<StewardTipItem> getItems() {
        return items;
    }


    public void setItems(List<StewardTipItem> items) {
        this.items = items;
    }
}

▐ StewardTip

package test;


import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Map;


public class StewardTip {


    private List<StewardTipCategory> categories;


    public StewardTip(Map<String, Map<Integer, List<String>>> categories) {
        List<StewardTipCategory> tipCategories = new ArrayList<>();
        for (Map.Entry<String, Map<Integer, List<String>>> category : categories.entrySet()) {
            StewardTipCategory tipCategory = new StewardTipCategory(category.getKey(), category.getValue());
            tipCategories.add(tipCategory);
        }
        this.categories = tipCategories;
    }


    public StewardTip(List<StewardTipCategory> categories) {
        this.categories = categories;
    }


    public List<StewardTipCategory> getCategories() {
        return categories;
    }


    public void setCategories(List<StewardTipCategory> categories) {
        this.categories = categories;
    }
}

▐ JSON字符串

{
    "categories":[
        {
            "category":"工艺类",
            "items":[
                {
                    "contents":[
                        "工艺类-提醒项-内容1",
                        "工艺类-提醒项-内容2"
                    ],
                    "type":1
                },
                {
                    "contents":[
                        "工艺类-疑问项-内容1"
                    ],
                    "type":2
                }
            ]
        }
    ]
}

▐ FastJSONTest

package test;


import com.alibaba.fastjson.JSONObject;


public class FastJSONTest {


    public static void main(String[] args) {
        String tip = "{\"categories\":[{\"category\":\"工艺类\",\"items\":[{\"contents\":[\"工艺类-提醒项-内容1\",\"工艺类-提醒项-内容2\"],\"type\":1},{\"contents\":[\"工艺类-疑问项-内容1\"],\"type\":2}]}]}";
        try {
            JSONObject.parseObject(tip, StewardTip.class);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

▐ 堆栈信息

当执行FastJSONTest的main方法时报错：

com.alibaba.fastjson.JSONException: syntax error, expect {, actual [
  at com.alibaba.fastjson.parser.deserializer.MapDeserializer.parseMap(MapDeserializer.java:228)
  at com.alibaba.fastjson.parser.deserializer.MapDeserializer.deserialze(MapDeserializer.java:67)
  at com.alibaba.fastjson.parser.deserializer.MapDeserializer.deserialze(MapDeserializer.java:43)
  at com.alibaba.fastjson.parser.deserializer.DefaultFieldDeserializer.parseField(DefaultFieldDeserializer.java:85)
  at com.alibaba.fastjson.parser.deserializer.JavaBeanDeserializer.deserialze(JavaBeanDeserializer.java:838)
  at com.alibaba.fastjson.parser.deserializer.JavaBeanDeserializer.deserialze(JavaBeanDeserializer.java:288)
  at com.alibaba.fastjson.parser.deserializer.JavaBeanDeserializer.deserialze(JavaBeanDeserializer.java:284)
  at com.alibaba.fastjson.parser.deserializer.ArrayListTypeFieldDeserializer.parseArray(ArrayListTypeFieldDeserializer.java:181)
  at com.alibaba.fastjson.parser.deserializer.ArrayListTypeFieldDeserializer.parseField(ArrayListTypeFieldDeserializer.java:69)
  at com.alibaba.fastjson.parser.deserializer.JavaBeanDeserializer.deserialze(JavaBeanDeserializer.java:838)
  at com.alibaba.fastjson.parser.deserializer.JavaBeanDeserializer.deserialze(JavaBeanDeserializer.java:288)
  at com.alibaba.fastjson.parser.DefaultJSONParser.parseObject(DefaultJSONParser.java:672)
  at com.alibaba.fastjson.JSON.parseObject(JSON.java:396)
  at com.alibaba.fastjson.JSON.parseObject(JSON.java:300)
  at com.alibaba.fastjson.JSON.parseObject(JSON.java:573)
  at test.FastJSONTest.main(FastJSONTest.java:17)

问题排查

排查过程有两个难点：

不能根据报错信息得到异常时JSON字符串的key，position或者其他有价值的提示信息。
报错并不是每次执行都会发生，存在随机性，执行十次可能报错两三次，没有统计失败率。

经过多次执行之后还是找到了一些蛛丝马迹！下面结合源码对整个过程进行简单地叙述，最后也会给出怎么能在报错的时候debug到代码的方法。

▐ JavaBeanInfo:285行

clazz是StewardTipCategory.class的情况下，提出以下两个问题：

Q1：Constructor[] constructors数组的返回值是什么？

Q2：constructors数组元素的顺序是什么？

参考java.lang. Class # getDeclaredConstructors 的注释，可得到A1：

public test.StewardTipCategory(java.lang.String,java.util.Map<java.lang.Integer, java.util.List<java.lang.String>>)『 C1 』

public test.StewardTipCategory(java.lang.String,java.util.List<test.StewardTipItem>)『 C2 』

build()方法， C1 构造函数， C2 构造函数三者在Java源文件的顺序决定了constructors数组元素的顺序！

下表是经过多次实验得到的一组数据，因为是手动触发，并且次数较少，所以不能保证100%的准确性，只是一种大概率事件。

java.lang.Class#getDeclaredConstructors底层实现是 native getDeclaredConstructors0 ，JVM的这部分代码没有去阅读，所以目前无法解释产生这种现象的原因。

正是因为java.lang.Class#getDeclaredConstructors返回数组元素顺序的随机性，才导致反序列化失败的随机性！

[C2,C1]反序列化成功！
[C1,C2]反序列化失败！

[C1,C2] 顺序下探寻反序列化失败时代码执行的路径。

▐ JavaBeanInfo:492行

com.alibaba.fastjson.util. JavaBeanInfo # build ()方法体代码量比较大，忽略执行路径上的无关代码。

[C1,C2] 顺序下代码会执行到492行，并执行两次(StewardTipCategory#category, StewardTipCategory#items各执行一次)。
结束后创建一个com.alibaba.fastjson.parser.deserializer. JavaBeanDeserializer 。

▐ JavaBeanDeserializer:49行

JavaBeanDeserializer两个重要属性:

private final FieldDeserializer[] fieldDeserializers ;
protected final FieldDeserializer[] sortedFieldDeserializers;

反序列化test. StewardTipCategory # items 时 fieldDeserializers 的详细信息。

com.alibaba.fastjson.parser.deserializer. DefaultFieldDeserializer

com.alibaba.fastjson.parser.deserializer.DefaultFieldDeserializer# fieldValueDeserilizer

(属性值null,运行时会根据fieldType获取具体实现类)

com.alibaba.fastjson.util. FieldInfo # fieldType

(java.util.Map<java.lang.Integer, java.util.List<java.lang.String>>)

创建完成执行com.alibaba.fastjson.parser.deserializer. JavaBeanDeserializer # deserialze (com.alibaba.fastjson.parser.DefaultJSONParser, java.lang.reflect.Type, java.lang.Object, java.lang.Object, int, int[])

▐ JavaBeanDeserializer:838行

▐ DefaultFieldDeserializer:53行

com.alibaba.fastjson.parser. ParserConfig # getDeserializer (java.lang.Class<?>, java.lang.reflect.Type)根据字段类型设置com.alibaba.fastjson.parser.deserializer. DefaultFieldDeserializer # fieldValueDeserilizer 的具体实现类。

▐ DefaultFieldDeserializer:34行

test. StewardTipCategory # items 属性的实际类型是 List 。

反序列化时根据 C1构造函数得到的 fieldValueDeserilizer 的实现类是com.alibaba.fastjson.parser.deserializer. MapDeserializer。

执行com.alibaba.fastjson.parser.deserializer. MapDeserializer # deserialze (com.alibaba.fastjson.parser.DefaultJSONParser, java.lang.reflect.Type, java.lang.Object)时报错。

▐ MapDeserializer:228行

▐ JavaBeanDeserializer:838行

java.lang.Class#getDeclaredConstructors返回[C2,C1]顺序，

反序列化时根据 C2构造函数得到的 fieldValueDeserilizer 的实现类是

com.alibaba.fastjson.parser.deserializer. ArrayListTypeFieldDeserializer ，反序列化成功。

问题解决

▐ 代码

删除 C1 构造函数，使用其他方式创建StewardTipCategory。
修改 C1 构造函数参数名称，类型，避免误导Fastjson。

▐ 调试

package test;


import com.alibaba.fastjson.JSONObject;


import java.lang.reflect.Constructor;


public class FastJSONTest {


    public static void main(String[] args) {
        Constructor<?>[] declaredConstructors = StewardTipCategory.class.getDeclaredConstructors();
        // if true must fail！
       if ("public test.StewardTipCategory(java.lang.String,java.util.Map<java.lang.Integer, java.util.List<java.lang.String>>)".equals(declaredConstructors[0].toGenericString())) {
          String tip = "{\"categories\":[{\"category\":\"工艺类\",\"items\":[{\"contents\":[\"工艺类-提醒项-内容1\",\"工艺类-提醒项-内容2\"],\"type\":1},{\"contents\":[\"工艺类-疑问项-内容1\"],\"type\":2}]}]}";
            try {
                JSONObject.parseObject(tip, StewardTip.class);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

总结

▐ 开发过程中尽量遵照规范/规约，不要特立独行

StewardTipCategory构造函数 C1 方法签名明显不是一个很好的选择，方法体除了属性赋值，还做了一些额外的类型/数据转换，也应该尽量避免。

▐ 专业有深度

开发人员对于使用的技术与框架要有深入的研究，尤其是底层原理，不能停留在使用层面。一些不起眼的事情可能导致不可思议的问题：java.lang.Class#getDeclaredConstructors。

▐ Fastjson

框架实现时要保持严谨，报错信息尽可能清晰明了，StewardTipCategory反序列化失败的原因在于，fastjson只检验了属性名称，构造函数参数个数而没有进一步校验属性类型。

<<重构：改善既有代码的设计>>提倡代码方法块尽量短小精悍，Fastjson某些模块的方法过于臃肿。

吾生也有涯，而知也无涯

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