json为什么会出现死循环

JSON为何会陷入“死循环”？—— 循环引用的陷阱与破解之道

标题：当JSON遇上“自己”：循环引用如何引发“死循环”？

在Web开发中,JSON（JavaScript Object Notation）以其轻量、易读、易解析的特性，成为数据交换的“通用语言”，这个看似简洁的数据格式，却暗藏一个“隐形陷阱”——循环引用，当JSON数据中出现对象或数组相互嵌套、形成闭环时，若处理不当，便会引发解析错误、内存泄漏甚至程序崩溃，也就是我们常说的“死循环”，JSON的循环引用究竟是如何产生的？它又会带来哪些问题？又该如何破解？

循环引用：当“自己”指向“自己”

要理解循环引用,先得看JSON的基本结构，JSON由两种核心数据类型构成：对象（Object）（用表示，键值对集合）和数组（Array）（用[]表示，有序值列表），正常情况下，这些嵌套结构是“树状”的——每个节点最终都会终止于基本类型（如字符串、数字、布尔值），不会形成闭环。

但循环引用的出现,打破了这种“树状”结构，让数据变成了“环状”，具体有两种典型场景：

对象之间的循环引用

{
  "name": "Node A",
  "child": {
    "name": "Node B",
    "parent": {} // 此处parent最终会指向Node A本身
  }
}

在这个例子中,Node A的child是Node B，而Node B的parent又指向Node A，形成一个A→B→A的闭环，若直接序列化这种结构，解析器会陷入无限递归：解析A时发现需要解析child（即B），解析B时又发现需要解析parent（即A），于是回到起点，循环往复。

数组与对象的循环引用

{
  "nodes": [
    {"id": 1, "next": null},
    {"id": 2, "next": {}} // 此处next会指向数组中的某个元素（如id为1的元素）
  ]
}

若数组的某个元素的属性指向数组中的另一个元素,而后者又反向指向前者，同样会形成循环。nodes[1].next指向nodes[0]，而nodes[0].next又指向nodes[1]，便构成数组[1]→数组[0]→数组[1]的闭环。

循环引用为何会引发“死循环”？

JSON本身是一种“数据格式”，它并不直接执行逻辑，所谓的“死循环”通常发生在序列化（将对象转为JSON字符串）或反序列化（将JSON字符串解析为对象）的过程中，以JavaScript的JSON.stringify()方法为例，它是循环引用的“重灾区”。

序列化时的无限递归

JSON.stringify()在遍历对象属性时，会采用深度优先搜索，若遇到循环引用，它会不断“绕圈”：第一次遍历A.child得到B，遍历B.parent又回到A，接着再遍历A.child……如此反复，永远不会遇到“终止条件”（即遍历到基本类型），解析器因超出最大调用栈（Maximum call stack size exceeded）而崩溃。

反序列化时的逻辑混乱

反序列化时,若解析器尝试将JSON字符串重建为内存对象，循环引用同样会破坏对象的构建逻辑，解析A→B→A时，解析器需要先创建A，再创建B，然后将B.parent指向A，但如果A在创建过程中尚未完成初始化，或解析器无法正确处理“已存在对象的引用”，就会导致对象状态异常，甚至陷入循环构建的卡死状态。

其他场景的连锁问题

除了序列化/反序列化，循环引用还会引发：

内存泄漏：在Node.js或浏览器环境中，循环引用的对象可能无法被垃圾回收器（GC）正确回收，导致内存长期占用；
数据传输失败：若直接将包含循环引用的对象通过HTTP发送，服务器或客户端可能因解析错误而拒绝处理数据； -第三方库报错：许多JSON处理库（如Python的json模块、Java的Gson）遇到循环引用时会直接抛出异常，而非静默处理。

如何破解循环引用的“死循环”？

既然循环引用危害不小,开发者需要主动规避和处理，以下是几种常见的解决方案：

从源头避免：设计无环数据结构

最根本的解决方法是在数据建模时避免循环引用。

用id引用替代直接对象引用：在树形结构中，子对象存储父节点的id而非父对象本身，通过查询id获取完整信息；
使用“扁平化”设计：将关联数据拆分为独立的数据表（或JSON文档），通过外键关联，而非嵌套存储。

将之前的A→B→A结构改为：

{
  "nodes": [
    {"id": 1, "name": "Node A", "parentId": null},
    {"id": 2, "name": "Node B", "parentId": 1} // 用parentId关联而非直接对象
  ]
}

这样既保留了数据关系,又避免了循环引用。

序列化时主动检测与处理

若无法避免循环引用,可在序列化前通过代码检测并处理，在JavaScript中，可以使用WeakSet或Set记录已遍历的对象：

function safeStringify(obj) {
  const seen = new WeakSet();
  return JSON.stringify(obj, (key, value) => {
    if (typeof value === 'object' && value !== null) {
      if (seen.has(value)) {
        return '[Circular]'; // 用占位符替换循环引用
      }
      seen.add(value);
    }
    return value;
  });
}
const obj = { name: 'A' };
obj.child = { name: 'B', parent: obj }; // 循环引用
console.log(safeStringify(obj)); 
// 输出: {"name":"A","child":{"name":"B","parent":"[Circular]"}}

通过这种方式,循环引用会被标记为[Circular]，解析器不再陷入无限递归。