Project Valhalla值类型在JSON序列化Jackson中未调用自定义JsonSerializer？ValueTypeSerializer与@Jacksonized注解

好的，我们开始。

各位同学，大家好！今天我们来深入探讨一个在Java开发中可能会遇到的问题：Project Valhalla值类型（Value Types）在与JSON序列化库Jackson结合使用时，自定义JsonSerializer未被调用的情况，并着重分析ValueTypeSerializer以及@Jacksonized注解的作用。

1. Project Valhalla 值类型简介

Project Valhalla是OpenJDK的一个实验性项目，旨在改进Java的内存模型和性能，其中一个核心特性就是引入值类型（Value Types）。值类型与传统的对象（引用类型）不同，它们具有以下关键特征：

• 基于值语义： 值类型的实例在赋值和比较时，是基于其内部状态的，而不是像引用类型那样基于引用。
• 不可变性： 值类型通常被设计为不可变的，这意味着一旦创建，它们的状态就不能被修改。
• 内联存储： 值类型可以被内联存储在其他对象或数组中，而不需要额外的间接引用，从而提高内存效率和访问速度。

目前，值类型在Java中还不是正式特性，需要通过@jdk.internal.ValueBased注解来标记一个类为值类，并配合一些编译选项才能使用。虽然Valhalla的最终实现可能会有所不同，但理解其基本概念对于理解后续问题至关重要。

2. Jackson JSON序列化基础

Jackson是Java领域最流行的JSON序列化/反序列化库之一。它提供了多种方式来定制序列化过程，包括：

• 基本类型自动转换： Jackson可以自动将Java基本类型、字符串、集合等转换为对应的JSON格式。
• 注解驱动： 通过使用@JsonProperty、@JsonIgnore等注解，可以控制哪些字段被序列化，以及如何进行序列化。
• 自定义序列化器： 可以通过实现JsonSerializer接口，编写自定义的序列化逻辑。
• 模块化扩展： Jackson支持模块化扩展，可以注册自定义的序列化器、反序列化器和其他配置。

3. 问题：自定义JsonSerializer未被调用

假设我们定义了一个简单的值类型 Point (这里为了演示方便，假设我们已经开启了相关的Valhalla编译选项，并且该类确实表现得像一个值类型，虽然现在Java正式版本还不是)：

import com.fasterxml.jackson.core.JsonGenerator;
import com.fasterxml.jackson.databind.JsonSerializer;
import com.fasterxml.jackson.databind.SerializerProvider;
import com.fasterxml.jackson.databind.annotation.JsonSerialize;
import jdk.internal.ValueBased;

import java.io.IOException;

@ValueBased
@JsonSerialize(using = PointSerializer.class)
public final class Point {
    private final int x;
    private final int y;

    public Point(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    public int getX() {
        return x;
    }

    public int getY() {
        return y;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Point point = (Point) o;
        return x == point.x && y == point.y;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = x;
        result = 31 * result + y;
        return result;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Point{" +
                "x=" + x +
                ", y=" + y +
                '}';
    }
}

我们还定义了一个自定义的JsonSerializer：

import com.fasterxml.jackson.core.JsonGenerator;
import com.fasterxml.jackson.databind.JsonSerializer;
import com.fasterxml.jackson.databind.SerializerProvider;

import java.io.IOException;

public class PointSerializer extends JsonSerializer<Point> {
    @Override
    public void serialize(Point value, JsonGenerator gen, SerializerProvider serializers) throws IOException {
        gen.writeStartObject();
        gen.writeNumberField("x", value.getX());
        gen.writeNumberField("y", value.getY());
        gen.writeEndObject();
    }
}

现在，我们尝试使用Jackson序列化一个Point对象：

import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Point point = new Point(10, 20);
        ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
        String json = mapper.writeValueAsString(point);
        System.out.println(json); // 期望输出: {"x":10,"y":20}，但实际可能不是
    }
}

在某些情况下，你可能会发现PointSerializer并没有被调用，而是Jackson使用了默认的序列化方式，导致输出的JSON格式不是我们期望的。这可能是因为以下原因：

• Jackson版本问题： 较旧的Jackson版本可能对值类型的支持不够完善。
• Valhalla特性未完全启用： 如果Valhalla的特性没有完全启用，Jackson可能无法正确识别Point是一个值类型。
• ValueTypeSerializer冲突： 某些Jackson模块或扩展可能会提供一个通用的ValueTypeSerializer，它会覆盖我们自定义的序列化器。

4. ValueTypeSerializer 的作用

ValueTypeSerializer 并不是Jackson核心库中的一个直接的类名，它更像是一个概念。它通常指的是为了处理类似值类型（或者说不可变类型）而提供的定制序列化器。在某些Jackson模块或者自定义实现中，可能会有专门针对不可变类型的优化序列化器。

例如，Immutables库（一个流行的Java库，用于生成不可变对象）会提供类似的序列化器，以高效地处理其生成的不可变对象。这些序列化器通常会利用不可变对象的特性，避免不必要的反射和对象拷贝，从而提高性能。

如果Jackson检测到某个类型是不可变的（例如，通过@Value注解或者其他机制），它可能会尝试使用一个更高效的默认序列化器，而不是调用我们自定义的JsonSerializer。

5. @Jacksonized 注解

@Jacksonized 注解通常与 Immutables 库一起使用，而不是 Jackson 核心库。它用于指示 Immutables 生成的 Builder 类应该使用 Jackson 进行序列化和反序列化。 换句话说，它并非直接影响 JsonSerializer 的调用，而是影响 Immutables 生成的 Builder 类的处理方式。

如果你的值类型是通过 Immutables 生成的，并且使用了 @Jacksonized 注解，那么 Jackson 会使用 Immutables 提供的序列化器，而不是你自定义的 JsonSerializer。

6. 解决方案

要解决自定义JsonSerializer未被调用的问题，可以尝试以下方法：

• 升级Jackson版本： 确保你使用的是最新版本的Jackson库，以获得更好的值类型支持。
• 显式注册自定义序列化器： 通过ObjectMapper的registerModule方法，显式注册自定义的JsonSerializer。

import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import com.fasterxml.jackson.databind.module.SimpleModule;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Point point = new Point(10, 20);
        ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();

        SimpleModule module = new SimpleModule();
        module.addSerializer(Point.class, new PointSerializer());
        mapper.registerModule(module);

        String json = mapper.writeValueAsString(point);
        System.out.println(json);
    }
}

• 调整注解顺序： 在某些情况下，注解的顺序可能会影响Jackson的处理。尝试调整@ValueBased和@JsonSerialize注解的顺序。
• 检查是否存在冲突的序列化器： 检查项目中是否存在其他Jackson模块或扩展，它们可能提供了通用的ValueTypeSerializer，覆盖了你自定义的序列化器。如果是这种情况，你需要调整模块的加载顺序或配置，以确保你的序列化器优先被使用。
• 使用@JsonComponent： @JsonComponent 是 Spring Boot 提供的一个注解，它可以更方便地注册自定义的序列化器和反序列化器。

import com.fasterxml.jackson.core.JsonGenerator;
import com.fasterxml.jackson.databind.JsonSerializer;
import com.fasterxml.jackson.databind.SerializerProvider;
import org.springframework.boot.jackson.JsonComponent;

import java.io.IOException;

@JsonComponent
public class PointSerializer extends JsonSerializer<Point> {
    @Override
    public void serialize(Point value, JsonGenerator gen, SerializerProvider serializers) throws IOException {
        gen.writeStartObject();
        gen.writeNumberField("x", value.getX());
        gen.writeNumberField("y", value.getY());
        gen.writeEndObject();
    }
}

注意：使用 @JsonComponent 需要 Spring Boot 环境。

7. 示例：使用 Jackson Modules 显式注册序列化器

以下是一个更完整的例子，展示了如何使用 Jackson Modules 显式注册自定义序列化器：

import com.fasterxml.jackson.core.JsonGenerator;
import com.fasterxml.jackson.databind.JsonSerializer;
import com.fasterxml.jackson.databind.SerializerProvider;
import com.fasterxml.jackson.databind.module.SimpleModule;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import jdk.internal.ValueBased;
import java.io.IOException;

// 定义值类型 Point
@ValueBased
class Point {
    private final int x;
    private final int y;

    public Point(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    public int getX() {
        return x;
    }

    public int getY() {
        return y;
    }
}

// 定义自定义序列化器
class PointSerializer extends JsonSerializer<Point> {
    @Override
    public void serialize(Point value, JsonGenerator gen, SerializerProvider serializers) throws IOException {
        gen.writeStartObject();
        gen.writeNumberField("x", value.getX());
        gen.writeNumberField("y", value.getY());
        gen.writeEndObject();
    }
}

public class JacksonValueTypeExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Point point = new Point(10, 20);

        // 创建 ObjectMapper 实例
        ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();

        // 创建 SimpleModule 实例
        SimpleModule module = new SimpleModule();

        // 注册自定义序列化器
        module.addSerializer(Point.class, new PointSerializer());

        // 注册模块
        objectMapper.registerModule(module);

        // 序列化 Point 对象
        String json = objectMapper.writeValueAsString(point);

        // 输出 JSON 字符串
        System.out.println(json); // 输出: {"x":10,"y":20}
    }
}

8. 深入：分析Jackson的序列化流程

为了更好地理解为什么自定义序列化器可能不被调用，我们需要简单了解Jackson的序列化流程：

1. 类型发现： Jackson首先会分析要序列化的对象的类型。
2. 序列化器查找： Jackson会根据类型查找合适的序列化器。查找顺序通常是：
   • 自定义序列化器： 如果对象类型显式地通过@JsonSerialize注解指定了序列化器，或者通过ObjectMapper注册了序列化器，则使用自定义序列化器。
   • 内置序列化器： Jackson内置了许多序列化器，用于处理基本类型、字符串、集合等。
   • BeanSerializer： 如果没有找到合适的序列化器，Jackson会使用BeanSerializer，它会通过反射获取对象的属性，并逐个序列化。
   • ValueTypeSerializer (潜在)： 如果Jackson认为该类型是值类型或者不可变类型，可能会尝试使用针对此类类型的优化序列化器。
3. 序列化： 找到合适的序列化器后，Jackson会调用其serialize方法，将对象转换为JSON格式。

9. 表格总结：排查问题步骤

步骤	描述	备注
1	检查Jackson版本	确保使用最新版本的Jackson，以获得更好的值类型支持。
2	显式注册序列化器	使用ObjectMapper.registerModule显式注册自定义序列化器。
3	检查注解顺序	尝试调整@ValueBased和@JsonSerialize注解的顺序。
4	检查冲突的序列化器	检查是否存在其他Jackson模块或扩展，它们可能提供了通用的ValueTypeSerializer，覆盖了你自定义的序列化器。
5	确认Valhalla特性已启用	虽然Valhalla还不是正式特性，但如果想让Jackson将其识别为值类型，需要确保相关的编译选项已开启。
6	考虑使用@JsonComponent (Spring Boot)	如果在Spring Boot环境中使用，可以考虑使用@JsonComponent注解。
7	检查是否使用了Immutables和@Jacksonized	如果使用了Immutables库，并且使用了@Jacksonized注解，Jackson可能会使用Immutables提供的序列化器。
8	调试Jackson序列化过程	可以使用调试器，在Jackson的序列化流程中设置断点，查看Jackson是如何选择序列化器的。

10. 总结：关键在于显式注册和避免冲突

要确保自定义JsonSerializer能够被Jackson正确调用，关键在于显式地注册序列化器，并避免与其他模块或扩展提供的通用ValueTypeSerializer产生冲突。 此外，也要注意Jackson的版本以及Valhalla特性的启用情况。

希望今天的讲解能够帮助大家更好地理解Jackson与值类型之间的关系，以及如何解决自定义序列化器未被调用的问题。