一个 List.of 引发的“血案”

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阿里妹导读

本文作者将分享一个使用List.of后掉进的坑以及爬坑的全过程，希望大家能引以为戒同时引起这样的意识：在使用新技术前先搞清楚其实现的原理。

来源：阿里云开发者（ID：ali_tech）

引

随着卓越工程的推进，很多底层技术的升级迭代被正式投入使用，例如 JDK11 的升级。然而，当我们拥抱变化，欣喜地使用一些新特性或者语法糖的同时，也有可能正在无意识的掉入一些陷阱。

本篇文章，我将分享一个使用List.of后掉进的坑以及爬坑的全过程，希望大家能引以为戒同时引起这样的意识：在使用新技术前先搞清楚其实现的原理。

案发现场

一句话总结：在一次后端发布的变更后，前端解析接口返回的格式失败。

前情提要：

• 后端 JAVA 应用 JDK 版本11，提供 HSF 服务端接口。

• 前端通过陆游平台（一个 Node 可视化逻辑编排的平台）配置接口，内部通过 node 泛化调用后端的 HSF 接口，平台解析返回接口结果。

过程回顾：

1. 后端发布的变更示意：

// 发布前
public List<String> before(Long id) {
    ...
    if (...) {
        return null;
    }
    ...
}

// 发布后
public List<String> after(Long id) {
    ...
    if (...) {
        return List.of();
    }
    ...
}

这里的核心变化点就是将默认的返回从 null 改成了 List.of() 。

为什么可以这么改？已知前端对null和空数组[]做了同样的兼容逻辑。

1. 前端获取到接口的格式变化：

// 发布前
{
  "test": null
}
// 发布后
{
  "test": {
        "tag": 1
    }
}

这个结构的变更直接导致了前端后续的字段结构解析失败，因为理论上 test 字段需要提供一个数组的格式（也可以是null），但是实际变成了一个对象。

所以整个环节中最离奇的是：为什么我的List.of在前端调用返回的接口中变成了一个带有tag字段的对象，它到底经历了怎么样的转换过程？

案情推理

List.of 触发的离奇现象让我不得不重新审视它，一步步看下它的源码实现。

1. 初窥门径：List.of

public interface List<E> extends Collection<E> {
    /**
     * Returns an unmodifiable list containing zero elements.
     *
     * See <a href="#unmodifiable">Unmodifiable Lists</a> for details.
     *
     * @param <E> the {@code List}'s element type
     * @return an empty {@code List}
     *
     * @since 9
     */
    static <E> List<E> of() {
        return ImmutableCollections.emptyList();
    }
}

从官方注释中得到3点结论：

1. 这是一个 JDK9 之后的特性；
2. 返回的是一个不可修改的数组；
3. 底层实现使用的 ImmutableCollections 的 emptyList 方法，而 ImmutableCollections 这个类是一个不可变集合的容器类；

2. 渐入佳境：ImmutableCollections.emptyList

class ImmutableCollections {
    
    static <E> List<E> emptyList() {
        return (List<E>) ListN.EMPTY_LIST;
    }

     static final class ListN<E> extends AbstractImmutableList<E>
            implements Serializable {

        // EMPTY_LIST may be initialized from the CDS archive.
        static @Stable List<?> EMPTY_LIST;

        static {
            VM.initializeFromArchive(ListN.class);
            if (EMPTY_LIST == null) {
                EMPTY_LIST = new ListN<>();
            }
        }
        ...
    }

    static abstract class AbstractImmutableList<E> extends AbstractImmutableCollection<E>
            implements List<E>, RandomAccess {
                ...
    }
}

到这一步，案件的主人公终于登场了：一个新的类 ListN。但是在这段代码中，还有很多隐藏的细节线索：

1. ListN 是 List 的实现类：ListN 继承了AbstractImmutableList，而 AbstractImmutableList 实际又实现了List；
2. ListN 中的静态变量 EMPTY_LIST 会被初始化为一个空的 ListN 的对象；

3. emptyList 方法中做了 List 类型的强转，但是由于JAVA的类型转换原则，实际仍然返回的是一个ListN对象（这是关键线索之一），通过排查过程中发现的阿尔萨斯监控也可以确认这一点：

3. 直击要害：node的 HSF 解析

陆游平台调取HSF接口走的是node的泛化调用，默认情况下node只能解析一些基础的java类型，例如List和Map。

一个完整的类型映射表可以查看：java-对象与-node-的对应关系以及调用方法

而遇到这次返回的 ListN，可以确定是这种特殊类型在序列化/反序列化的过程中出现了不同的逻辑导致。

4. 真相大白：ListN的序列化

static final class ListN<E> extends AbstractImmutableList<E>
            implements Serializable {
    @Stable
    private final E[] elements;

    @SafeVarargs
    ListN(E... input) {
        // copy and check manually to avoid TOCTOU
        @SuppressWarnings("unchecked")
        E[] tmp = (E[])new Object[input.length]; // implicit nullcheck of input
        for (int i = 0; i < input.length; i++) {
            tmp[i] = Objects.requireNonNull(input[i]);
        }
        elements = tmp;
    }       

    private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        throw new InvalidObjectException("not serial proxy");
    }
                
    private Object writeReplace() {
        return new CollSer(CollSer.IMM_LIST, elements);
    }
}

ListN实现了自定义的序列化方法 writeReplace 和反序列方法 readObject。readObject直接抛出异常是一个防御性措施，说明该类直接反序列化会报错，来保证自己的不可变性。而 writeReplace 表示在序列化写入的时候替换成另一个对象，在这里返回的是一个内部的序列化代理对象CollSer（关键线索之二）。在实例化这个CollSer对象的时候，传递了2个变量：

• CollSer.IMM_LIST 静态值 = 1

• elements 一个空的对象数组 = new Object[0]

final class CollSer implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 6309168927139932177L;

    static final int IMM_LIST = 1;
    static final int IMM_SET = 2;
    static final int IMM_MAP = 3;
    
    private final int tag;

    /**
     * @serial
     * @since 9
     */
    private transient Object[] array;

    CollSer(int t, Object... a) {
        tag = t;
        array = a;
    }
}

注意这里见到了我们眼熟的 tag 字段，另外一个字段 array 被 transient 标识所以序列化处理过程中会被忽略，这下我们终于知道 tag = 1 是怎么来的了。

结案陈词

综上所述，当后端在HSF接口中使用了 List.of() 做返回，在 node 调用 HSF 序列化获取返回结果时会解析成一个带有tag字段的对象，而不是预期的空数组。这个问题其实想解决很简单，将 List.of() 替换成我们常用的 Lists.newArrayList() 就行，本质上还是对底层实现的不清晰不了解导致了这整个事件。

当然在结尾处，其实还有一个疑点，在 HSF 控制台调试这个接口的时候，我发现它的 json 结构是可以正确解析的：

怀疑可能是序列化类型的问题，hsfops 也是用了泛化调用，序列化类型是 hessian，可能 node 的序列化类型不一样，这个后续研究确定后我再补充一下。

最后的反思与大家共勉：对于新技术（或者新特性）的应用一定要先搞清楚内部的实现细节，不然可能出现使用时的大坑。

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