你好,我是朱晔。今天,我来和你聊聊序列化相关的坑和最佳实践。

序列化是把对象转换为字节流的过程,以方便传输或存储。反序列化,则是反过来把字节流转换为对象的过程。在介绍文件IO的时候,我提到字符编码是把字符转换为二进制的过程,至于怎么转换需要由字符集制定规则。同样地,对象的序列化和反序列化,也需要由序列化算法制定规则。

关于序列化算法,几年前常用的有JDK(Java)序列化、XML序列化等,但前者不能跨语言,后者性能较差(时间空间开销大);现在RESTful应用最常用的是JSON序列化,追求性能的RPC框架(比如gRPC)使用protobuf序列化,这2种方法都是跨语言的,而且性能不错,应用广泛。

在架构设计阶段,我们可能会重点关注算法选型,在性能、易用性和跨平台性等中权衡,不过这里的坑比较少。通常情况下,序列化问题常见的坑会集中在业务场景中,比如Redis、参数和响应序列化反序列化。

今天,我们就一起聊聊开发中序列化常见的一些坑吧。

序列化和反序列化需要确保算法一致

业务代码中涉及序列化时,很重要的一点是要确保序列化和反序列化的算法一致性。有一次我要排查缓存命中率问题,需要运维同学帮忙拉取Redis中的Key,结果他反馈Redis中存的都是乱码,怀疑Redis被攻击了。其实呢,这个问题就是序列化算法导致的,我们来看下吧。

在这个案例中,开发同学使用RedisTemplate来操作Redis进行数据缓存。因为相比于Jedis,使用Spring提供的RedisTemplate操作Redis,除了无需考虑连接池、更方便外,还可以与Spring Cache等其他组件无缝整合。如果使用Spring Boot的话,无需任何配置就可以直接使用。

数据(包含Key和Value)要保存到Redis,需要经过序列化算法来序列化成字符串。虽然Redis支持多种数据结构,比如Hash,但其每一个field的Value还是字符串。如果Value本身也是字符串的话,能否有便捷的方式来使用RedisTemplate,而无需考虑序列化呢?

其实是有的,那就是StringRedisTemplate。

那StringRedisTemplate和RedisTemplate的区别是什么呢?开头提到的乱码又是怎么回事呢?带着这些问题让我们来研究一下吧。

写一段测试代码,在应用初始化完成后向Redis设置两组数据,第一次使用RedisTemplate设置Key为redisTemplate、Value为User对象,第二次使用StringRedisTemplate设置Key为stringRedisTemplate、Value为JSON序列化后的User对象:

@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;
@Autowired
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
@Autowired
private ObjectMapper objectMapper;

@PostConstruct
public void init() throws JsonProcessingException {
    redisTemplate.opsForValue().set("redisTemplate", new User("zhuye", 36));
    stringRedisTemplate.opsForValue().set("stringRedisTemplate", objectMapper.writeValueAsString(new User("zhuye", 36)));
}

如果你认为,StringRedisTemplate和RedisTemplate的区别,无非是读取的Value是String和Object,那就大错特错了,因为使用这两种方式存取的数据完全无法通用。

我们做个小实验,通过RedisTemplate读取Key为stringRedisTemplate的Value,使用StringRedisTemplate读取Key为redisTemplate的Value:

log.info("redisTemplate get {}", redisTemplate.opsForValue().get("stringRedisTemplate"));
log.info("stringRedisTemplate get {}", stringRedisTemplate.opsForValue().get("redisTemplate"));

结果是,两次都无法读取到Value:

[11:49:38.478] [http-nio-45678-exec-1] [INFO ] [.t.c.s.demo1.RedisTemplateController:38  ] - redisTemplate get null
[11:49:38.481] [http-nio-45678-exec-1] [INFO ] [.t.c.s.demo1.RedisTemplateController:39  ] - stringRedisTemplate get null

通过redis-cli客户端工具连接到Redis,你会发现根本就没有叫作redisTemplate的Key,所以StringRedisTemplate无法查到数据:

查看RedisTemplate的源码发现,默认情况下RedisTemplate针对Key和Value使用了JDK序列化:

public void afterPropertiesSet() {
	...
	if (defaultSerializer == null) {
		defaultSerializer = new JdkSerializationRedisSerializer(
				classLoader != null ? classLoader : this.getClass().getClassLoader());
	}
	if (enableDefaultSerializer) {
		if (keySerializer == null) {
			keySerializer = defaultSerializer;
			defaultUsed = true;
		}
		if (valueSerializer == null) {
			valueSerializer = defaultSerializer;
			defaultUsed = true;
		}
		if (hashKeySerializer == null) {
			hashKeySerializer = defaultSerializer;
			defaultUsed = true;
		}
		if (hashValueSerializer == null) {
			hashValueSerializer = defaultSerializer;
			defaultUsed = true;
		}
	}
	...
}

redis-cli看到的类似一串乱码的"\xac\xed\x00\x05t\x00\rredisTemplate"字符串,其实就是字符串redisTemplate经过JDK序列化后的结果。这就回答了之前提到的乱码问题。而RedisTemplate尝试读取Key为stringRedisTemplate数据时,也会对这个字符串进行JDK序列化处理,所以同样无法读取到数据。

而StringRedisTemplate对于Key和Value,使用的是String序列化方式,Key和Value只能是String:

public class StringRedisTemplate extends RedisTemplate<String, String> {
	public StringRedisTemplate() {
		setKeySerializer(RedisSerializer.string());
		setValueSerializer(RedisSerializer.string());
		setHashKeySerializer(RedisSerializer.string());
		setHashValueSerializer(RedisSerializer.string());
	}
}

public class StringRedisSerializer implements RedisSerializer<String> {
	@Override
	public String deserialize(@Nullable byte[] bytes) {
		return (bytes == null ? null : new String(bytes, charset));
	}

	@Override
	public byte[] serialize(@Nullable String string) {
		return (string == null ? null : string.getBytes(charset));
	}
}

看到这里,我们应该知道RedisTemplate和StringRedisTemplate保存的数据无法通用。修复方式就是,让它们读取自己存的数据:

//使用RedisTemplate获取Value,无需反序列化就可以拿到实际对象,虽然方便,但是Redis中保存的Key和Value不易读
User userFromRedisTemplate = (User) redisTemplate.opsForValue().get("redisTemplate");
log.info("redisTemplate get {}", userFromRedisTemplate);

//使用StringRedisTemplate,虽然Key正常,但是Value存取需要手动序列化成字符串
User userFromStringRedisTemplate = objectMapper.readValue(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stringRedisTemplate"), User.class);
log.info("stringRedisTemplate get {}", userFromStringRedisTemplate);

这样就可以得到正确输出:

[13:32:09.087] [http-nio-45678-exec-6] [INFO ] [.t.c.s.demo1.RedisTemplateController:45  ] - redisTemplate get User(name=zhuye, age=36)
[13:32:09.092] [http-nio-45678-exec-6] [INFO ] [.t.c.s.demo1.RedisTemplateController:47  ] - stringRedisTemplate get User(name=zhuye, age=36)

看到这里你可能会说,使用RedisTemplate获取Value虽然方便,但是Key和Value不易读;而使用StringRedisTemplate虽然Key是普通字符串,但是Value存取需要手动序列化成字符串,有没有两全其美的方式呢?

当然有,自己定义RedisTemplate的Key和Value的序列化方式即可:Key的序列化使用RedisSerializer.string()(也就是StringRedisSerializer方式)实现字符串序列化,而Value的序列化使用Jackson2JsonRedisSerializer:

@Bean
public <T> RedisTemplate<String, T> redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
    RedisTemplate<String, T> redisTemplate = new RedisTemplate<>();
    redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
    Jackson2JsonRedisSerializer jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);
    redisTemplate.setKeySerializer(RedisSerializer.string());
    redisTemplate.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
    redisTemplate.setHashKeySerializer(RedisSerializer.string());
    redisTemplate.setHashValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
    redisTemplate.afterPropertiesSet();
    return redisTemplate;
}

写代码测试一下存取,直接注入类型为RedisTemplate<String, User>的userRedisTemplate字段,然后在right2方法中,使用注入的userRedisTemplate存入一个User对象,再分别使用userRedisTemplate和StringRedisTemplate取出这个对象:

@Autowired
private RedisTemplate<String, User> userRedisTemplate;

@GetMapping("right2")
public void right2() {
    User user = new User("zhuye", 36);
    userRedisTemplate.opsForValue().set(user.getName(), user);
    Object userFromRedis = userRedisTemplate.opsForValue().get(user.getName());
    log.info("userRedisTemplate get {} {}", userFromRedis, userFromRedis.getClass());
    log.info("stringRedisTemplate get {}", stringRedisTemplate.opsForValue().get(user.getName()));
}

乍一看没啥问题,StringRedisTemplate成功查出了我们存入的数据:

[14:07:41.315] [http-nio-45678-exec-1] [INFO ] [.t.c.s.demo1.RedisTemplateController:55  ] - userRedisTemplate get {name=zhuye, age=36} class java.util.LinkedHashMap
[14:07:41.318] [http-nio-45678-exec-1] [INFO ] [.t.c.s.demo1.RedisTemplateController:56  ] - stringRedisTemplate get {"name":"zhuye","age":36}

Redis里也可以查到Key是纯字符串,Value是JSON序列化后的User对象:

但值得注意的是,这里有一个坑。第一行的日志输出显示,userRedisTemplate获取到的Value,是LinkedHashMap类型的,完全不是泛型的RedisTemplate设置的User类型。

如果我们把代码里从Redis中获取到的Value变量类型由Object改为User,编译不会出现问题,但会出现ClassCastException:

java.lang.ClassCastException: java.util.LinkedHashMap cannot be cast to org.geekbang.time.commonmistakes.serialization.demo1.User

修复方式是,修改自定义RestTemplate的代码,把new出来的Jackson2JsonRedisSerializer设置一个自定义的ObjectMapper,启用activateDefaultTyping方法把类型信息作为属性写入序列化后的数据中(当然了,你也可以调整JsonTypeInfo.As枚举以其他形式保存类型信息):

...
Jackson2JsonRedisSerializer jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);
ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
//把类型信息作为属性写入Value
objectMapper.activateDefaultTyping(objectMapper.getPolymorphicTypeValidator(), ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL, JsonTypeInfo.As.PROPERTY);
jackson2JsonRedisSerializer.setObjectMapper(objectMapper);
...

或者,直接使用RedisSerializer.json()快捷方法,它内部使用的GenericJackson2JsonRedisSerializer直接设置了把类型作为属性保存到Value中:

redisTemplate.setKeySerializer(RedisSerializer.string());
redisTemplate.setValueSerializer(RedisSerializer.json());
redisTemplate.setHashKeySerializer(RedisSerializer.string());
redisTemplate.setHashValueSerializer(RedisSerializer.json());

重启程序调用right2方法进行测试,可以看到,从自定义的RedisTemplate中获取到的Value是User类型的(第一行日志),而且Redis中实际保存的Value包含了类型完全限定名(第二行日志):

[15:10:50.396] [http-nio-45678-exec-1] [INFO ] [.t.c.s.demo1.RedisTemplateController:55  ] - userRedisTemplate get User(name=zhuye, age=36) class org.geekbang.time.commonmistakes.serialization.demo1.User
[15:10:50.399] [http-nio-45678-exec-1] [INFO ] [.t.c.s.demo1.RedisTemplateController:56  ] - stringRedisTemplate get ["org.geekbang.time.commonmistakes.serialization.demo1.User",{"name":"zhuye","age":36}]

因此,反序列化时可以直接得到User类型的Value。

通过对RedisTemplate组件的分析,可以看到,当数据需要序列化后保存时,读写数据使用一致的序列化算法的必要性,否则就像对牛弹琴。

这里,我再总结下Spring提供的4种RedisSerializer(Redis序列化器):

注意Jackson JSON反序列化对额外字段的处理

前面我提到,通过设置JSON序列化工具Jackson的activateDefaultTyping方法,可以在序列化数据时写入对象类型。其实,Jackson还有很多参数可以控制序列化和反序列化,是一个功能强大而完善的序列化工具。因此,很多框架都将Jackson作为JDK序列化工具,比如Spring Web。但也正是这个原因,我们使用时要小心各个参数的配置。

比如,在开发Spring Web应用程序时,如果自定义了ObjectMapper,并把它注册成了Bean,那很可能会导致Spring Web使用的ObjectMapper也被替换,导致Bug。

我们来看一个案例。程序一开始是正常的,某一天开发同学希望修改一下ObjectMapper的行为,让枚举序列化为索引值而不是字符串值,比如默认情况下序列化一个Color枚举中的Color.BLUE会得到字符串BLUE:

@Autowired
private ObjectMapper objectMapper;

@GetMapping("test")
public void test() throws JsonProcessingException {
	log.info("color:{}", objectMapper.writeValueAsString(Color.BLUE));
}

enum Color {
    RED, BLUE
}

于是,这位同学就重新定义了一个ObjectMapper Bean,开启了WRITE_ENUMS_USING_INDEX功能特性:

@Bean
public ObjectMapper objectMapper(){
    ObjectMapper objectMapper=new ObjectMapper();
    objectMapper.configure(SerializationFeature.WRITE_ENUMS_USING_INDEX,true);
    return objectMapper;
}

开启这个特性后,Color.BLUE枚举序列化成索引值1:

[16:11:37.382] [http-nio-45678-exec-1] [INFO ] [c.s.d.JsonIgnorePropertiesController:19  ] - color:1

修改后处理枚举序列化的逻辑是满足了要求,但线上爆出了大量400错误,日志中也出现了很多UnrecognizedPropertyException:

JSON parse error: Unrecognized field \"ver\" (class org.geekbang.time.commonmistakes.serialization.demo4.UserWrong), not marked as ignorable; nested exception is com.fasterxml.jackson.databind.exc.UnrecognizedPropertyException: Unrecognized field \"version\" (class org.geekbang.time.commonmistakes.serialization.demo4.UserWrong), not marked as ignorable (one known property: \"name\"])\n at [Source: (PushbackInputStream); line: 1, column: 22] (through reference chain: org.geekbang.time.commonmistakes.serialization.demo4.UserWrong[\"ver\"])

从异常信息中可以看到,这是因为反序列化的时候,原始数据多了一个version属性。进一步分析发现,我们使用了UserWrong类型作为Web控制器wrong方法的入参,其中只有一个name属性:

@Data
public class UserWrong {
    private String name;
}

@PostMapping("wrong")
public UserWrong wrong(@RequestBody UserWrong user) {
    return user;
}

而客户端实际传过来的数据多了一个version属性。那,为什么之前没这个问题呢?

问题就出在,自定义ObjectMapper启用WRITE_ENUMS_USING_INDEX序列化功能特性时,覆盖了Spring Boot自动创建的ObjectMapper;而这个自动创建的ObjectMapper设置过FAIL_ON_UNKNOWN_PROPERTIES反序列化特性为false,以确保出现未知字段时不要抛出异常。源码如下:

public MappingJackson2HttpMessageConverter() {
	this(Jackson2ObjectMapperBuilder.json().build());
}


public class Jackson2ObjectMapperBuilder {

...

	private void customizeDefaultFeatures(ObjectMapper objectMapper) {
		if (!this.features.containsKey(MapperFeature.DEFAULT_VIEW_INCLUSION)) {
			configureFeature(objectMapper, MapperFeature.DEFAULT_VIEW_INCLUSION, false);
		}
		if (!this.features.containsKey(DeserializationFeature.FAIL_ON_UNKNOWN_PROPERTIES)) {
			configureFeature(objectMapper, DeserializationFeature.FAIL_ON_UNKNOWN_PROPERTIES, false);
		}
	}
}

要修复这个问题,有三种方式:

@Bean
public ObjectMapper objectMapper(){
    ObjectMapper objectMapper=new ObjectMapper();
    objectMapper.configure(SerializationFeature.WRITE_ENUMS_USING_INDEX,true);
    objectMapper.configure(DeserializationFeature.FAIL_ON_UNKNOWN_PROPERTIES,false);
    return objectMapper;
}
@Data
@JsonIgnoreProperties(ignoreUnknown = true)
public class UserRight {
    private String name;
}
spring.jackson.serialization.write_enums_using_index=true

或者可以直接定义Jackson2ObjectMapperBuilderCustomizer Bean来启用新特性:

@Bean
public Jackson2ObjectMapperBuilderCustomizer customizer(){
    return builder -> builder.featuresToEnable(SerializationFeature.WRITE_ENUMS_USING_INDEX);
}

这个案例告诉我们两点:

反序列化时要小心类的构造方法

使用Jackson反序列化时,除了要注意忽略额外字段的问题外,还要小心类的构造方法。我们看一个实际的踩坑案例吧。

有一个APIResult类包装了REST接口的返回体(作为Web控制器的出参),其中boolean类型的success字段代表是否处理成功、int类型的code字段代表处理状态码。

开始时,在返回APIResult的时候每次都根据code来设置success。如果code是2000,那么success是true,否则是false。后来为了减少重复代码,把这个逻辑放到了APIResult类的构造方法中处理:

@Data
public class APIResultWrong {
    private boolean success;
    private int code;

    public APIResultWrong() {
    }

    public APIResultWrong(int code) {
        this.code = code;
        if (code == 2000) success = true;
        else success = false;
    }
}

经过改动后发现,即使code为2000,返回APIResult的success也是false。比如,我们反序列化两次APIResult,一次使用code==1234,一次使用code==2000:

@Autowired
ObjectMapper objectMapper;

@GetMapping("wrong")
public void wrong() throws JsonProcessingException {
    log.info("result :{}", objectMapper.readValue("{\"code\":1234}", APIResultWrong.class));
    log.info("result :{}", objectMapper.readValue("{\"code\":2000}", APIResultWrong.class));
}

日志输出如下:

[17:36:14.591] [http-nio-45678-exec-1] [INFO ] [DeserializationConstructorController:20  ] - result :APIResultWrong(success=false, code=1234)
[17:36:14.591] [http-nio-45678-exec-1] [INFO ] [DeserializationConstructorController:21  ] - result :APIResultWrong(success=false, code=2000)

可以看到,两次的APIResult的success字段都是false。

出现这个问题的原因是,默认情况下,在反序列化的时候,Jackson框架只会调用无参构造方法创建对象。如果走自定义的构造方法创建对象,需要通过@JsonCreator来指定构造方法,并通过@JsonProperty设置构造方法中参数对应的JSON属性名:

@Data
public class APIResultRight {
    ...

    @JsonCreator
    public APIResultRight(@JsonProperty("code") int code) {
        this.code = code;
        if (code == 2000) success = true;
        else success = false;
    }
}

重新运行程序,可以得到正确输出:

[17:41:23.188] [http-nio-45678-exec-1] [INFO ] [DeserializationConstructorController:26  ] - result :APIResultRight(success=false, code=1234)
[17:41:23.188] [http-nio-45678-exec-1] [INFO ] [DeserializationConstructorController:27  ] - result :APIResultRight(success=true, code=2000)

可以看到,这次传入code==2000时,success可以设置为true。

枚举作为API接口参数或返回值的两个大坑

在前面的例子中,我演示了如何把枚举序列化为索引值。但对于枚举,我建议尽量在程序内部使用,而不是作为API接口的参数或返回值,原因是枚举涉及序列化和反序列化时会有两个大坑。

第一个坑是,客户端和服务端的枚举定义不一致时,会出异常。比如,客户端版本的枚举定义了4个枚举值:

@Getter
enum StatusEnumClient {
    CREATED(1, "已创建"),
    PAID(2, "已支付"),
    DELIVERED(3, "已送到"),
    FINISHED(4, "已完成");

    private final int status;
    private final String desc;

    StatusEnumClient(Integer status, String desc) {
        this.status = status;
        this.desc = desc;
    }
}

服务端定义了5个枚举值:

@Getter
enum StatusEnumServer {
    ...
    CANCELED(5, "已取消");

    private final int status;
    private final String desc;

    StatusEnumServer(Integer status, String desc) {
        this.status = status;
        this.desc = desc;
    }
}

写代码测试一下,使用RestTemplate来发起请求,让服务端返回客户端不存在的枚举值:

@GetMapping("getOrderStatusClient")
public void getOrderStatusClient() {
    StatusEnumClient result = restTemplate.getForObject("http://localhost:45678/enumusedinapi/getOrderStatus", StatusEnumClient.class);
    log.info("result {}", result);
}

@GetMapping("getOrderStatus")
public StatusEnumServer getOrderStatus() {
    return StatusEnumServer.CANCELED;
}

访问接口会出现如下异常信息,提示在枚举StatusEnumClient中找不到CANCELED:

JSON parse error: Cannot deserialize value of type `org.geekbang.time.commonmistakes.enums.enumusedinapi.StatusEnumClient` from String "CANCELED": not one of the values accepted for Enum class: [CREATED, FINISHED, DELIVERED, PAID];

要解决这个问题,可以开启Jackson的read_unknown_enum_values_using_default_value反序列化特性,也就是在枚举值未知的时候使用默认值:

spring.jackson.deserialization.read_unknown_enum_values_using_default_value=true

并为枚举添加一个默认值,使用@JsonEnumDefaultValue注解注释:

@JsonEnumDefaultValue
UNKNOWN(-1, "未知");

需要注意的是,这个枚举值一定是添加在客户端StatusEnumClient中的,因为反序列化使用的是客户端枚举。

这里还有一个小坑是,仅仅这样配置还不能让RestTemplate生效这个反序列化特性,还需要配置RestTemplate,来使用Spring Boot的MappingJackson2HttpMessageConverter才行:

@Bean
public RestTemplate restTemplate(MappingJackson2HttpMessageConverter mappingJackson2HttpMessageConverter) {
    return new RestTemplateBuilder()
            .additionalMessageConverters(mappingJackson2HttpMessageConverter)
            .build();
}

现在,请求接口可以返回默认值了:

[21:49:03.887] [http-nio-45678-exec-1] [INFO ] [o.g.t.c.e.e.EnumUsedInAPIController:25  ] - result UNKNOWN

第二个坑,也是更大的坑,枚举序列化反序列化实现自定义的字段非常麻烦,会涉及Jackson的Bug。比如,下面这个接口,传入枚举List,为List增加一个CENCELED枚举值然后返回:

@PostMapping("queryOrdersByStatusList")
public List<StatusEnumServer> queryOrdersByStatus(@RequestBody List<StatusEnumServer> enumServers) {
    enumServers.add(StatusEnumServer.CANCELED);
    return enumServers;
}

如果我们希望根据枚举的Desc字段来序列化,传入“已送到”作为入参:

会得到异常,提示“已送到”不是正确的枚举值:

JSON parse error: Cannot deserialize value of type `org.geekbang.time.commonmistakes.enums.enumusedinapi.StatusEnumServer` from String "已送到": not one of the values accepted for Enum class: [CREATED, CANCELED, FINISHED, DELIVERED, PAID]

显然,这里反序列化使用的是枚举的name,序列化也是一样:

你可能也知道,要让枚举的序列化和反序列化走desc字段,可以在字段上加@JsonValue注解,修改StatusEnumServer和StatusEnumClient:

@JsonValue
private final String desc;

然后再尝试下,果然可以用desc作为入参了,而且出参也使用了枚举的desc:

但是,如果你认为这样就完美解决问题了,那就大错特错了。你可以再尝试把@JsonValue注解加在int类型的status字段上,也就是希望序列化反序列化走status字段:

@JsonValue
private final int status;

写一个客户端测试一下,传入CREATED和PAID两个枚举值:

@GetMapping("queryOrdersByStatusListClient")
public void queryOrdersByStatusListClient() {
    List<StatusEnumClient> request = Arrays.asList(StatusEnumClient.CREATED, StatusEnumClient.PAID);
    HttpEntity<List<StatusEnumClient>> entity = new HttpEntity<>(request, new HttpHeaders());
    List<StatusEnumClient> response = restTemplate.exchange("http://localhost:45678/enumusedinapi/queryOrdersByStatusList",
            HttpMethod.POST, entity, new ParameterizedTypeReference<List<StatusEnumClient>>() {}).getBody();
    log.info("result {}", response);
}

请求接口可以看到,传入的是CREATED和PAID,返回的居然是DELIVERED和FINISHED。果然如标题所说,一来一回你已不是原来的你:

[22:03:03.579] [http-nio-45678-exec-4] [INFO ] [o.g.t.c.e.e.EnumUsedInAPIController:34  ] - result [DELIVERED, FINISHED, UNKNOWN]

出现这个问题的原因是,序列化走了status的值,而反序列化并没有根据status来,还是使用了枚举的ordinal()索引值。这是Jackson至今(2.10)没有解决的Bug,应该会在2.11解决。

如下图所示,我们调用服务端接口,传入一个不存在的status值0,也能反序列化成功,最后服务端的返回是1:

有一个解决办法是,设置@JsonCreator来强制反序列化时使用自定义的工厂方法,可以实现使用枚举的status字段来取值。我们把这段代码加在StatusEnumServer枚举类中:

@JsonCreator
public static StatusEnumServer parse(Object o) {
    return Arrays.stream(StatusEnumServer.values()).filter(value->o.equals(value.status)).findFirst().orElse(null);
}

要特别注意的是,我们同样要为StatusEnumClient也添加相应的方法。因为除了服务端接口接收StatusEnumServer参数涉及一次反序列化外,从服务端返回值转换为List还会有一次反序列化:

@JsonCreator
public static StatusEnumClient parse(Object o) {
    return Arrays.stream(StatusEnumClient.values()).filter(value->o.equals(value.status)).findFirst().orElse(null);
}

重新调用接口发现,虽然结果正确了,但是服务端不存在的枚举值CANCELED被设置为了null,而不是@JsonEnumDefaultValue设置的UNKNOWN。

这个问题,我们之前已经通过设置@JsonEnumDefaultValue注解解决了,但现在又出现了:

[22:20:13.727] [http-nio-45678-exec-1] [INFO ] [o.g.t.c.e.e.EnumUsedInAPIController:34  ] - result [CREATED, PAID, null]

原因也很简单,我们自定义的parse方法实现的是找不到枚举值时返回null。

为彻底解决这个问题,并避免通过@JsonCreator在枚举中自定义一个非常复杂的工厂方法,我们可以实现一个自定义的反序列化器。这段代码比较复杂,我特意加了详细的注释:

class EnumDeserializer extends JsonDeserializer<Enum> implements
        ContextualDeserializer {

    private Class<Enum> targetClass;

    public EnumDeserializer() {
    }

    public EnumDeserializer(Class<Enum> targetClass) {
        this.targetClass = targetClass;
    }

    @Override
    public Enum deserialize(JsonParser p, DeserializationContext ctxt) {
        //找枚举中带有@JsonValue注解的字段,这是我们反序列化的基准字段
        Optional<Field> valueFieldOpt = Arrays.asList(targetClass.getDeclaredFields()).stream()
                .filter(m -> m.isAnnotationPresent(JsonValue.class))
                .findFirst();

        if (valueFieldOpt.isPresent()) {
            Field valueField = valueFieldOpt.get();
            if (!valueField.isAccessible()) {
                valueField.setAccessible(true);
            }
            //遍历枚举项,查找字段的值等于反序列化的字符串的那个枚举项
            return Arrays.stream(targetClass.getEnumConstants()).filter(e -> {
                try {
                    return valueField.get(e).toString().equals(p.getValueAsString());
                } catch (Exception ex) {
                    ex.printStackTrace();
                }
                return false;
            }).findFirst().orElseGet(() -> Arrays.stream(targetClass.getEnumConstants()).filter(e -> {
                //如果找不到,就需要寻找默认枚举值来替代,同样遍历所有枚举项,查找@JsonEnumDefaultValue注解标识的枚举项
                try {
                    return targetClass.getField(e.name()).isAnnotationPresent(JsonEnumDefaultValue.class);
                } catch (Exception ex) {
                    ex.printStackTrace();
                }
                return false;
            }).findFirst().orElse(null));
        }
        return null;
    }

    @Override
    public JsonDeserializer<?> createContextual(DeserializationContext ctxt,
                                                BeanProperty property) throws JsonMappingException {
        targetClass = (Class<Enum>) ctxt.getContextualType().getRawClass();
        return new EnumDeserializer(targetClass);
    }
}

然后,把这个自定义反序列化器注册到Jackson中:

@Bean
public Module enumModule() {
    SimpleModule module = new SimpleModule();
    module.addDeserializer(Enum.class, new EnumDeserializer());
    return module;
}

第二个大坑终于被完美地解决了:

[22:32:28.327] [http-nio-45678-exec-1] [INFO ] [o.g.t.c.e.e.EnumUsedInAPIController:34  ] - result [CREATED, PAID, UNKNOWN]

这样做,虽然解决了序列化反序列化使用枚举中自定义字段的问题,也解决了找不到枚举值时使用默认值的问题,但解决方案很复杂。因此,我还是建议在DTO中直接使用int或String等简单的数据类型,而不是使用枚举再配合各种复杂的序列化配置,来实现枚举到枚举中字段的映射,会更加清晰明了。

重点回顾

今天,我基于Redis和Web API的入参和出参两个场景,和你介绍了序列化和反序列化时需要避开的几个坑。

第一,要确保序列化和反序列化算法的一致性。因为,不同序列化算法输出必定不同,要正确处理序列化后的数据就要使用相同的反序列化算法。

第二,Jackson有大量的序列化和反序列化特性,可以用来微调序列化和反序列化的细节。需要注意的是,如果自定义ObjectMapper的Bean,小心不要和Spring Boot自动配置的Bean冲突。

第三,在调试序列化反序列化问题时,我们一定要捋清楚三点:是哪个组件在做序列化反序列化、整个过程有几次序列化反序列化,以及目前到底是序列化还是反序列化。

第四,对于反序列化默认情况下,框架调用的是无参构造方法,如果要调用自定义的有参构造方法,那么需要告知框架如何调用。更合理的方式是,对于需要序列化的POJO考虑尽量不要自定义构造方法。

第五,枚举不建议定义在DTO中跨服务传输,因为会有版本问题,并且涉及序列化反序列化时会很复杂,容易出错。因此,我只建议在程序内部使用枚举。

最后还有一点需要注意,如果需要跨平台使用序列化的数据,那么除了两端使用的算法要一致外,还可能会遇到不同语言对数据类型的兼容问题。这,也是经常踩坑的一个地方。如果你有相关需求,可以多做实验、多测试。

今天用到的代码,我都放在了GitHub上,你可以点击这个链接查看。

思考与讨论

  1. 在讨论Redis序列化方式的时候,我们自定义了RedisTemplate,让Key使用String序列化、让Value使用JSON序列化,从而使Redis获得的Value可以直接转换为需要的对象类型。那么,使用RedisTemplate<String, Long>能否存取Value是Long的数据呢?这其中有什么坑吗?
  2. 你可以看一下Jackson2ObjectMapperBuilder类源码的实现(注意configure方法),分析一下其除了关闭FAIL_ON_UNKNOWN_PROPERTIES外,还做了什么吗?

关于序列化和反序列化,你还遇到过什么坑吗?我是朱晔,欢迎在评论区与我留言分享,也欢迎你把这篇文章分享给你的朋友或同事,一起交流。

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