SpringBoot 应用出错 Comparison method violates its general contract!

2024-01-07 | 阅读(158)

出现此错误的大致环境如下

SpringBoot 2.7.17, SpringWeb 项目，所引用入的 spring-webmvc-5.3.30, spring 6 已解决
JDK 1.8 或 JDK 17
依赖了 jackson-dataformat-xml:2.12.6 和 jackson-dataformat-cbor:2.12.6, 它会在 RestTemplate 加上 application/xml, application/cbor 等 Accept 类型
代码中用 RestTemplate 调用此应用的 Endpoint, 未设置任何头

后面会详细列出能重现此问题的 pom.xml 配置及 Java 代码

在执行

restTemplate.getForEntity("http://localhost:8080/test2", String.class)

时出现如下错误

java.lang.IllegalArgumentException: Comparison method violates its general contract!
    at java.base/java.util.TimSort.mergeHi(TimSort.java:903) ~[na:na]
    at java.base/java.util.TimSort.mergeAt(TimSort.java:520) ~[na:na]
    at java.base/java.util.TimSort.mergeCollapse(TimSort.java:448) ~[na:na]
    at java.base/java.util.TimSort.sort(TimSort.java:245) ~[na:na]
    at java.base/java.util.Arrays.sort(Arrays.java:1307) ~[na:na]
    at java.base/java.util.ArrayList.sort(ArrayList.java:1721) ~[na:na]
    at org.springframework.http.MediaType.sortBySpecificityAndQuality(MediaType.java:794) ~[spring-web-5.3.30.jar:5.3.30]
    at org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.AbstractMessageConverterMethodProcessor.writeWithMessageConverters(AbstractMessageConverterMethodProcessor.java:254) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]
    at org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestResponseBodyMethodProcessor.handleReturnValue(RequestResponseBodyMethodProcessor.java:183) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]
    at org.springframework.web.method.support.HandlerMethodReturnValueHandlerComposite.handleReturnValue(HandlerMethodReturnValueHandlerComposite.java:78) ~[spring-web-5.3.30.jar:5.3.30]
    at org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.ServletInvocableHandlerMethod.invokeAndHandle(ServletInvocableHandlerMethod.java:135) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]
    at org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestMappingHandlerAdapter.invokeHandlerMethod(RequestMappingHandlerAdapter.java:895) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]
    at org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestMappingHandlerAdapter.handleInternal(RequestMappingHandlerAdapter.java:808) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]
    at org.springframework.web.servlet.mvc.method.AbstractHandlerMethodAdapter.handle(AbstractHandlerMethodAdapter.java:87) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]
    at org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet.doDispatch(DispatcherServlet.java:1072) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]
    at org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet.doService(DispatcherServlet.java:965) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]
    at org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.processRequest(FrameworkServlet.java:1006) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]
    at org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.doGet(FrameworkServlet.java:898) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]

java.lang.IllegalArgumentException: Comparison method violates its general contract!

at java.base/java.util.TimSort.mergeHi(TimSort.java:903) ~[na:na]

at java.base/java.util.TimSort.mergeAt(TimSort.java:520) ~[na:na]

at java.base/java.util.TimSort.mergeCollapse(TimSort.java:448) ~[na:na]

at java.base/java.util.TimSort.sort(TimSort.java:245) ~[na:na]

at java.base/java.util.Arrays.sort(Arrays.java:1307) ~[na:na]

at java.base/java.util.ArrayList.sort(ArrayList.java:1721) ~[na:na]

at org.springframework.http.MediaType.sortBySpecificityAndQuality(MediaType.java:794) ~[spring-web-5.3.30.jar:5.3.30]

at org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.AbstractMessageConverterMethodProcessor.writeWithMessageConverters(AbstractMessageConverterMethodProcessor.java:254) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]

at org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestResponseBodyMethodProcessor.handleReturnValue(RequestResponseBodyMethodProcessor.java:183) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]

at org.springframework.web.method.support.HandlerMethodReturnValueHandlerComposite.handleReturnValue(HandlerMethodReturnValueHandlerComposite.java:78) ~[spring-web-5.3.30.jar:5.3.30]

at org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.ServletInvocableHandlerMethod.invokeAndHandle(ServletInvocableHandlerMethod.java:135) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]

at org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestMappingHandlerAdapter.invokeHandlerMethod(RequestMappingHandlerAdapter.java:895) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]

at org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestMappingHandlerAdapter.handleInternal(RequestMappingHandlerAdapter.java:808) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]

at org.springframework.web.servlet.mvc.method.AbstractHandlerMethodAdapter.handle(AbstractHandlerMethodAdapter.java:87) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]

at org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet.doDispatch(DispatcherServlet.java:1072) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]

at org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet.doService(DispatcherServlet.java:965) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]

at org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.processRequest(FrameworkServlet.java:1006) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]

at org.springframework.web.servlet.FrameworkServlet.doGet(FrameworkServlet.java:898) ~[spring-webmvc-5.3.30.jar:5.3.30]

问题出在对 MediaType 的排序上

前面先摆出了错误，现在详细列出项目代码

Maven pom.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.7.17</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>demo</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>demo</name>
    <description>Demo project for Spring Boot</description>
    <properties>
        <java.version>17</java.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.fasterxml.jackson.dataformat</groupId>
            <artifactId>jackson-dataformat-xml</artifactId>
            <version>2.12.6</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.fasterxml.jackson.dataformat</groupId>
            <artifactId>jackson-dataformat-cbor</artifactId>
            <version>2.12.6</version>
        </dependency>
<!--        <dependency>
            <groupId>com.amazonaws</groupId>
            <artifactId>aws-java-sdk-lambda</artifactId>
            <version>1.12.472</version>
        </dependency>-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

</project>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"

xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">

<groupId>org.springframework.boot</groupId>

<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>

</parent>

<groupId>com.example</groupId>

<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>

<description>Demo project for Spring Boot</description>

<java.version>17</java.version>

</properties>

<groupId>org.springframework.boot</groupId>

<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>

</dependency>

<groupId>com.fasterxml.jackson.dataformat</groupId>

<artifactId>jackson-dataformat-xml</artifactId>

</dependency>

<groupId>com.fasterxml.jackson.dataformat</groupId>

<artifactId>jackson-dataformat-cbor</artifactId>

</dependency>

<!-- <dependency>

<groupId>com.amazonaws</groupId>

<artifactId>aws-java-sdk-lambda</artifactId>

</dependency>-->

<groupId>org.springframework.boot</groupId>

<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>

</dependency>

</dependencies>

<build>

<groupId>org.springframework.boot</groupId>

<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>

</plugin>

</plugins>

</build>

</project>

可能不会直接依赖 jackson-dataformat-cbor, 但 aws-java-sdk-lambda 会依赖于它。

DemoController.java

@RestController
public class DemoController {

    @GetMapping("/test1")
    public String test1() {
        RestTemplate restTemplate = new RestTemplateBuilder().build();
        return restTemplate.getForEntity("http://localhost:8080/test2", String.class).getBody();
    }

    @GetMapping("/test2")
    public String test2() {
        return "hello";
    }
}

@RestController

public class DemoController {

@GetMapping("/test1")

public String test1() {

RestTemplate restTemplate = new RestTemplateBuilder().build();

return restTemplate.getForEntity("http://localhost:8080/test2", String.class).getBody();

}

@GetMapping("/test2")

public String test2() {

return "hello";

}

代码很简单，/test1 中用 RestTemplate 调用 /test2, 在执行

return restTemplate.getForEntity("http://localhost:8080/test2", String.class).getBody();

时出现前面的错误

我们可以用 curl 命令来测试

curl http://localhost:8080/test1

我们跟踪到错误代码行 MediaType.sortBySpecificityAndQuality(List<MediaType> mediaType)

public static void sortBySpecificityAndQuality(List<MediaType> mediaTypes) {
    Assert.notNull(mediaTypes, "'mediaTypes' must not be null");
        if (mediaTypes.size() > 1) {
            mediaTypes.sort(MediaType.SPECIFICITY_COMPARATOR.thenComparing(MediaType.QUALITY_VALUE_COMPARATOR));
        }
}

public static void sortBySpecificityAndQuality(List<MediaType> mediaTypes) {

Assert.notNull(mediaTypes, "'mediaTypes' must not be null");

if (mediaTypes.size() > 1) {

mediaTypes.sort(MediaType.SPECIFICITY_COMPARATOR.thenComparing(MediaType.QUALITY_VALUE_COMPARATOR));

}

不就是对一个列表进行排序，为何会出错。十分好奇这其中会有什么内容

50 个元素，从对像的 ID 来看，里面有许多重复的元素，从这点来看就是 Spring 的问题。如果去除重复的元素就只有 6160 ~ 6171，共 19 个元素。

如果调试光标停在此处直接执行

mediaTypes.sort(MediaType.SPECIFICITY_COMPARATOR.thenComparing(MediaType.QUALITY_VALUE_COMPARATOR))

就会出现最前面的错误

再次执行错误则消失，其实只要执行 mediaTypes.sort(MediaType.SPECIFICITY_COMPARATOR) 这部分代码就会出错

那这 50 个大量重复的元素是如何得来的呢，进到 org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.AbstractMessageConverterMethodProcessor

从两个已经有重复的元素中再次组合出来的。

Google 一下大概知道问题出在排序上，TimSort 要求元素大小有传递性，如已知 A>B, B>C, 那么 A 必须大于 C。本人通过简单的自定义 Comparator 的方式尚未能用简单的代码重现出相同的错误。不过我们可以从上面提取出待排序的列表，找出相关的 Comparator 实现，剔除不必要的逻辑，得到下面可重现相同问题的代码

public ArraySortErrorDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        List<MediaType> mediaTypes = Lists.newArrayList(
            MediaType.APPLICATION_XML,
            MediaType.APPLICATION_XML,
            new MediaType("application", "xml", StandardCharsets.UTF_8),
            MediaType.APPLICATION_XML,
            new MediaType("application", "xml", StandardCharsets.UTF_8),
            MediaType.APPLICATION_XML,
            MediaType.TEXT_XML,
            MediaType.TEXT_XML,
            new MediaType("text", "xml", StandardCharsets.UTF_8),
            new MediaType("text", "xml", StandardCharsets.UTF_8),
            MediaType.APPLICATION_JSON,
            MediaType.APPLICATION_JSON,
            MediaType.APPLICATION_CBOR,
            new MediaType("application", "*+xml"),
            new MediaType("application", "*+xml"),
            new MediaType("application", "xml", StandardCharsets.UTF_8),
            new MediaType("application", "*+xml", StandardCharsets.UTF_8),
            new MediaType("application", "xml", StandardCharsets.UTF_8),
            new MediaType("application", "*+json"),
            new MediaType("application", "*+json"),
            MediaType.APPLICATION_JSON,
            new MediaType("application", "*+json"),
            MediaType.TEXT_PLAIN,
            MediaType.ALL,
            MediaType.APPLICATION_JSON,
            new MediaType("application", "*+json"),
            MediaType.APPLICATION_JSON,
            new MediaType("application", "*+json"),
            MediaType.APPLICATION_CBOR,
            new MediaType("application", "xml", StandardCharsets.UTF_8),
            new MediaType("application", "*+xml", StandardCharsets.UTF_8),
            new MediaType("application", "*+xml", StandardCharsets.UTF_8)
        );
        mediaTypes.sort(SPECIFICITY_COMPARATOR);
    }

    public static final Comparator<MediaType> SPECIFICITY_COMPARATOR = (mediaType1, mediaType2) -> {
        if (!mediaType1.getType().equals(mediaType2.getType())) {
            return 0;
        } else {
            int paramsSize1 = mediaType1.getParameters().size();
            int paramsSize2 = mediaType2.getParameters().size();
            return Integer.compare(paramsSize2, paramsSize1);
        }
    };
}

public ArraySortErrorDemo {

public static void main(String[] args) throws Exception {

List<MediaType> mediaTypes = Lists.newArrayList(

MediaType.APPLICATION_XML,

new MediaType("application", "xml", StandardCharsets.UTF_8),

MediaType.APPLICATION_XML,

new MediaType("application", "xml", StandardCharsets.UTF_8),

MediaType.APPLICATION_XML,

MediaType.TEXT_XML,

new MediaType("text", "xml", StandardCharsets.UTF_8),

MediaType.APPLICATION_JSON,

MediaType.APPLICATION_CBOR,

new MediaType("application", "*+xml"),

new MediaType("application", "xml", StandardCharsets.UTF_8),

new MediaType("application", "*+xml", StandardCharsets.UTF_8),

new MediaType("application", "xml", StandardCharsets.UTF_8),

new MediaType("application", "*+json"),

MediaType.APPLICATION_JSON,

new MediaType("application", "*+json"),

MediaType.TEXT_PLAIN,

MediaType.ALL,

MediaType.APPLICATION_JSON,

new MediaType("application", "*+json"),

MediaType.APPLICATION_JSON,

new MediaType("application", "*+json"),

MediaType.APPLICATION_CBOR,

new MediaType("application", "xml", StandardCharsets.UTF_8),

new MediaType("application", "*+xml", StandardCharsets.UTF_8),

new MediaType("application", "*+xml", StandardCharsets.UTF_8)

);

mediaTypes.sort(SPECIFICITY_COMPARATOR);

}

public static final Comparator<MediaType> SPECIFICITY_COMPARATOR = (mediaType1, mediaType2) -> {

if (!mediaType1.getType().equals(mediaType2.getType())) {

return 0;

} else {

int paramsSize1 = mediaType1.getParameters().size();

int paramsSize2 = mediaType2.getParameters().size();

return Integer.compare(paramsSize2, paramsSize1);

}

};

}

MediaType 是 Spring Web 的 org.springframework.http.MediaType

有了上面简短的可重现错误的代码，我们可以有两个方向上的解决办法

如何规避严格的 TimSort 排序规则
如何改变 List<MediaType> 列表

使用早先的归并排序

TimSort 是 JDK 1.8 加进来的，想要避免用 TimSort，即用 JDK 1.8 之前的排序方式，可以配置系统属性，如用 Java 代码

System.setProperty("java.util.Arrays.useLegacyMergeSort", "true");

有了这一系统属性后，执行前面的 ArraySortErrorDemo 就不会出错了。JDK 应用该属性选择排序算法的代码在 java.util.Arrays 类中，其中相关代码

    static final class LegacyMergeSort {
        @SuppressWarnings("removal")
        private static final boolean userRequested =
            java.security.AccessController.doPrivileged(
                new sun.security.action.GetBooleanAction(
                    "java.util.Arrays.useLegacyMergeSort")).booleanValue();
    }

static final class LegacyMergeSort {

@SuppressWarnings("removal")

private static final boolean userRequested =

java.security.AccessController.doPrivileged(

new sun.security.action.GetBooleanAction(

"java.util.Arrays.useLegacyMergeSort")).booleanValue();

}

算法选择

    public static void sort(Object[] a) {
        if (LegacyMergeSort.userRequested)
            legacyMergeSort(a);
        else
            ComparableTimSort.sort(a, 0, a.length, null, 0, 0);
    }

public static void sort(Object[] a) {

if (LegacyMergeSort.userRequested)

legacyMergeSort(a);

else

ComparableTimSort.sort(a, 0, a.length, null, 0, 0);

}

用传统的 legacyMergeSort() 就不会有问题，TimSort 产生了麻烦。

使用 RestTemplate 时加上 Accept 头

通过明确设定 RestTemplate 的 Accept 头会影响到 Spring 获得的所支持 MediaType 的列表，在一定程度上减少 TimSort 排序时出问题的概率，但不能完全避免。

RestTemplate 请求 /test2 的代码改成

RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
RequestEntity<Void> requestEntity = RequestEntity.get(URI.create("http://localhost:8080/test2"))
     .header(HttpHeaders.ACCEPT, "*/*").build();
restTemplate.exchange(requestEntity, String.class).getBody();

RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();

RequestEntity<Void> requestEntity = RequestEntity.get(URI.create("http://localhost:8080/test2"))

.header(HttpHeaders.ACCEPT, "*/*").build();

restTemplate.exchange(requestEntity, String.class).getBody();

根据实际 /test2 返回的类型，Accept 头改成 text/plain 等都可正常得到响应。当 Accept: */* 时从 /test1 中的 RestTemplate 发出的 HTTP 请求是

GET /test2 HTTP/1.1\r\n
Accept: */*\r\n
User-Agent: Java/17.0.9\r\n
Host: localhost:8080\r\n
Connection: keep-alive\r\n
\r\n

但是用 RestTemplateBuild 设置 DefaultHeader 就不行了，比如下面的用法仍然用相同的出错出现

RestTemplate restTemplate = new RestTemplateBuilder()
            .defaultHeader(HttpHeaders.ACCEPT, "*/*")
            .build();
restTemplate.getForEntity(URI.create("http://localhost:8080/test2"), String.class).getBody();

RestTemplate restTemplate = new RestTemplateBuilder()

.defaultHeader(HttpHeaders.ACCEPT, "*/*")

.build();

restTemplate.getForEntity(URI.create("http://localhost:8080/test2"), String.class).getBody();

在 defaultHeader 中设置的 Accept 对 RestTemplate 没有任何影响，比如我们把上面的 defaultHeader(HttpHeaders.ACCEPT, "*/*) 改成

.defaultHeader(HttpHeaders.ACCEPT, "

观察到的 HTTP 请求是

GET /test2 HTTP/1.1\r\n
Accept: text/plain, application/xml, text/xml, application/json, application/cbor, application/*+xml, application/*+json, */*\r\n
User-Agent: Java/17.0.9\r\n
Host: localhost:8080\r\n
Connection: keep-alive\r\n
\r\n

Accept 头没有变化

升级到 Spring Boot 3

如果把 Spring Boot 升级到 3, 所引入的 Spring 是 6，它已解决此问题。SpringBoot 2 中只提升 spring-web 到 6.0 会有兼容问题，如找不到 jakarta/servlet/ServletRequest 等。

Spring 6 在 org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.AbstractMessageConverterMethodProcessor 中对 MediaType 的排序算法用了冒泡排序，在该类的方法

protected <T> void writeWithMessageConverters(@Nullable T value, MethodParameter returnType,
        ServletServerHttpRequest inputMessage, ServletServerHttpResponse outputMessage)
        throws IOException, HttpMediaTypeNotAcceptableException, HttpMessageNotWritableException {
......
    List<MediaType> compatibleMediaTypes = new ArrayList<>();
            determineCompatibleMediaTypes(acceptableTypes, producibleTypes, compatibleMediaTypes);
    ......
    MimeTypeUtils.sortBySpecificity(compatibleMediaTypes);
    ......
}

protected <T> void writeWithMessageConverters(@Nullable T value, MethodParameter returnType,

ServletServerHttpRequest inputMessage, ServletServerHttpResponse outputMessage)

throws IOException, HttpMediaTypeNotAcceptableException, HttpMessageNotWritableException {

......

List<MediaType> compatibleMediaTypes = new ArrayList<>();

determineCompatibleMediaTypes(acceptableTypes, producibleTypes, compatibleMediaTypes);

......

MimeTypeUtils.sortBySpecificity(compatibleMediaTypes);

......

}

Spring Web 在获得了 MediaType 列表后，不再直接调用 Arrays.sort() 方法，JDK 1.8 以上会使用 TimSort 排序算法，从而避开了 Comparison method violates its general contract! 的错误。

冒泡排序无疑是最低效的，不过这个列表中的元素不会太多，不会有太大的关系。

总结

从 Spring 6 对此问题的解决，他们也意识到 JDK 1.8 的 TimSort 是个问题，过份要求元素的排序规则
其实 Spring 在取得 MediaType 列表之后应该根据对象引用去重后出现的元素
RestTemplate 自动会带入的 Accept 头的值请参考 RestTemplate 的默认构造函数，其中会根据是否可找到类附加 Accept 头的值
如果清楚不会用到 application/cbor，可从 Maven 中把 jackson-dataformat-cbor 依赖排除
一方面是更新到 JDK 8 用到了 TimSort 的问题，更应该及时更新到 SpringBoot 3 让新的 Spring 6 帮我们解决该问题
使用 "java.util.Arrays.useLegacyMergeSort" 会影响到系统全局，可能会降低某些列表排序的性能，给 RestTemplate 添加 Accept 头不是稳妥的解决办法，升级依赖才是王道

本文链接 https://yanbin.blog/springboot-error-comparison-method-violates-its-general-contract/, 来自隔叶黄莺 Yanbin Blog

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