浅析 SpringMVC 中返回对象的循环引用问题

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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：

 
 
 
 
      
  
  
  
  1. @Data 
    2.   
  
  
  
  2. public class Person { 
    3.   
  
  
  
  3.     private String name; 
    4.   
  
  
  
  4.     private IdCard idCard; 
    5.   
  
  
  
  5. } 
    6.   
  
  
  
  6.  
    7.   
  
  
  
  7. @Data 
    8.   
  
  
  
  8. public class IdCard { 
    9.   
  
  
  
  9.     private String id; 
    10.   
  
  
  
  10.     private Person person; 
    11.   
  
  
  
  11. } 
    12.

在 SpringMVC 的 controller 中直接返回存在循环引用的对象：

 
 
 
 
      
  
  
  
  1. @RestController 
    2.   
  
  
  
  2. public class HelloController { 
    3.   
  
  
  
  3.  
    4.   
  
  
  
  4.     @RequestMapping("/hello") 
    5.   
  
  
  
  5.     public Person hello() { 
    6.   
  
  
  
  6.         Person person = new Person(); 
    7.   
  
  
  
  7.         person.setName("kirito"); 
    8.   
  
  
  
  8.  
    9.   
  
  
  
  9.         IdCard idCard = new IdCard(); 
    10.   
  
  
  
  10.         idCard.setId("xxx19950102xxx"); 
    11.   
  
  
  
  11.  
    12.   
  
  
  
  12.         person.setIdCard(idCard); 
    13.   
  
  
  
  13.         idCard.setPerson(person); 
    14.   
  
  
  
  14.  
    15.   
  
  
  
  15.         return person; 
    16.   
  
  
  
  16.     } 
    17.   
  
  
  
  17. } 
    18.

执行 curl localhost:8080/hello 发现，直接报了一个 StackOverFlowError：

StackOverFlow

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：

 
 
 
 
      
  
  
  
  1. @Data 
    2.   
  
  
  
  2. public class IdCard { 
    3.   
  
  
  
  3.     private String id; 
    4.   
  
  
  
  4.     @JsonIgnore 
    5.   
  
  
  
  5.     private Person person; 
    6.   
  
  
  
  6. } 
    7.

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：

 
 
 
 
      
  
  
  
  1. @JsonManagedReference 
    2.   
  
  
  
  2. @JsonBackReference 
    3.

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：

 
 
 
 
      
  
  
  
  1. @Bean 
    2.   
  
  
  
  2. public HttpMessageConverters fastJsonHttpMessageConverters() { 
    3.   
  
  
  
  3.     //1、定义一个convert转换消息的对象 
    4.   
  
  
  
  4.     FastJsonHttpMessageConverter fastConverter = new FastJsonHttpMessageConverter(); 
    5.   
  
  
  
  5.  
    6.   
  
  
  
  6.     //2、添加fastjson的配置信息 
    7.   
  
  
  
  7.     FastJsonConfig fastJsonConfig = new FastJsonConfig(); 
    8.   
  
  
  
  8.  
    9.   
  
  
  
  9.     SerializerFeature[] serializerFeatures = new SerializerFeature[]{ 
    10.   
  
  
  
  10.         //    输出key是包含双引号 
    11.   
  
  
  
  11.         //                SerializerFeature.QuoteFieldNames, 
    12.   
  
  
  
  12.         //    是否输出为null的字段,若为null 则显示该字段 
    13.   
  
  
  
  13.         //                SerializerFeature.WriteMapNullValue, 
    14.   
  
  
  
  14.         //    数值字段如果为null，则输出为0 
    15.   
  
  
  
  15.         SerializerFeature.WriteNullNumberAsZero, 
    16.   
  
  
  
  16.         //     List字段如果为null,输出为[],而非null 
    17.   
  
  
  
  17.         SerializerFeature.WriteNullListAsEmpty, 
    18.   
  
  
  
  18.         //    字符类型字段如果为null,输出为"",而非null 
    19.   
  
  
  
  19.         SerializerFeature.WriteNullStringAsEmpty, 
    20.   
  
  
  
  20.         //    Boolean字段如果为null,输出为false,而非null 
    21.   
  
  
  
  21.         SerializerFeature.WriteNullBooleanAsFalse, 
    22.   
  
  
  
  22.         //    Date的日期转换器 
    23.   
  
  
  
  23.         SerializerFeature.WriteDateUseDateFormat, 
    24.   
  
  
  
  24.         //    循环引用 
    25.   
  
  
  
  25.         //SerializerFeature.DisableCircularReferenceDetect, 
    26.   
  
  
  
  26.     }; 
    27.   
  
  
  
  27.  
    28.   
  
  
  
  28.     fastJsonConfig.setSerializerFeatures(serializerFeatures); 
    29.   
  
  
  
  29.     fastJsonConfig.setCharset(Charset.forName("UTF-8")); 
    30.   
  
  
  
  30.  
    31.   
  
  
  
  31.     //3、在convert中添加配置信息 
    32.   
  
  
  
  32.     fastConverter.setFastJsonConfig(fastJsonConfig); 
    33.   
  
  
  
  33.  
    34.   
  
  
  
  34.     //4、将convert添加到converters中 
    35.   
  
  
  
  35.     HttpMessageConverter converter = fastConverter; 
    36.   
  
  
  
  36.  
    37.   
  
  
  
  37.     return new HttpMessageConverters(converter); 
    38.   
  
  
  
  38. } 
    39.

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：

 
 
 
 
      
  
  
  
  1. {"idCard":{"id":"xxx19950102xxx","person":{"$ref":".."}},"name":"kirito"} 
    2.

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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