解决Hazelcast ReplicatedMap中ClassCastException与BINARY内存格式的兼容性问题

Hazelcast ReplicatedMap与ClassCastException：深入理解InMemoryFormat.BINARY

在使用hazelcast的replicatedmap时，尤其当配置了inmemoryformat.binary并启用了统计功能 (setstatisticsenabled(true)) 时，可能会遇到java.lang.classcastexception。该异常通常发生在hazelcast内部尝试收集replicatedmap的运行时指标时，日志中会显示类似以下内容：

java.lang.ClassCastException: class java.lang.String cannot be cast to class com.hazelcast.internal.serialization.impl.HeapData
    ...
    at com.hazelcast.replicatedmap.impl.ReplicatedMapService.provideDynamicMetrics(ReplicatedMapService.java:387)
    at com.hazelcast.replicatedmap.impl.ReplicatedMapService.getStats(ReplicatedMapService.java:357)
    at com.hazelcast.replicatedmap.impl.ReplicatedMapService.getLocalReplicatedMapStats(ReplicatedMapService.java:197)
    at com.hazelcast.replicatedmap.impl.LocalReplicatedMapStatsProvider.getLocalReplicatedMapStats(LocalReplicatedMapStatsProvider.java:85)
    ...

从堆栈信息可以看出，问题发生在LocalReplicatedMapStatsProvider.getLocalReplicatedMapStats方法内部，具体是在尝试获取内部数据记录的堆内存开销时。原始的Hazelcast配置示例如下：

import com.hazelcast.config.Config;
import com.hazelcast.config.InMemoryFormat;
import com.hazelcast.config.JoinConfig;
import com.hazelcast.config.NetworkConfig;
import com.hazelcast.config.ReplicatedMapConfig;
import com.hazelcast.core.Hazelcast;
import com.hazelcast.core.HazelcastInstance;
import com.hazelcast.replicatedmap.ReplicatedMap;

public class HazelcastConfigExample {

    private static HazelcastInstance setupHazelcastConfig() {
        Config config = new Config();
        config.setInstanceName("rogueUsers");

        NetworkConfig network = config.getNetworkConfig();
        network.setPort(5701).setPortCount(20);
        network.setPortAutoIncrement(true);
        JoinConfig join = network.getJoin();
        join.getMulticastConfig().setEnabled(true);

        HazelcastInstance hz = Hazelcast.getOrCreateHazelcastInstance(config);

        ReplicatedMapConfig replicatedMapConfig =
                config.getReplicatedMapConfig("rogueUsers");

        // 关键配置：内存格式为BINARY，并启用统计
        replicatedMapConfig.setInMemoryFormat(InMemoryFormat.BINARY);
        replicatedMapConfig.setAsyncFillup(true);
        replicatedMapConfig.setStatisticsEnabled(true); // 导致问题的根源之一
        replicatedMapConfig.setSplitBrainProtectionName("splitbrainprotection-name");

        // 问题所在：ReplicatedMap泛型声明为String, String
        ReplicatedMap map = hz.getReplicatedMap("rogueUsers");
        // map.addEntryListener(new RogueEntryListener()); // 假设存在监听器

        return hz;
    }

    public static void main(String[] args) {
        HazelcastInstance instance = setupHazelcastConfig();
        // 可以在这里进行map操作，例如：
        // ReplicatedMap map = instance.getReplicatedMap("rogueUsers");
        // map.put("user1", "statusA");
        // System.out.println(map.get("user1"));
    }
}

剖析问题根源：内部数据表示与统计

当ReplicatedMapConfig的inMemoryFormat设置为InMemoryFormat.BINARY时，Hazelcast会将存储在Map中的对象序列化成二进制形式，即com.hazelcast.internal.serialization.Data接口的实现类（例如HeapData）。这种格式有助于节省内存和优化网络传输。

ClassCastException的发生，是由于在LocalReplicatedMapStats类的第85行左右，Hazelcast内部在计算内存使用量时，期望获取的是HeapData类型的内部记录，但实际获取到的却是String类型，导致了强制类型转换失败。

// 简化后的内部代码逻辑，来自LocalReplicatedMapStats
boolean isBinary = (replicatedMapConfig.getInMemoryFormat() == InMemoryFormat.BINARY);
if (isBinary) {
  // 当 isBinary 为 true 时，期望 record.getValueInternal() 返回 HeapData
  memoryUsage += ((HeapData) record.getValueInternal()).getHeapCost(); // <-- 异常发生处
}

这意味着，尽管我们配置了InMemoryFormat.BINARY，且期望所有数据都以二进制Data的形式存储，但在某些情况下（可能与ReplicatedMap的特定实现或版本有关），当Map的泛型声明为ReplicatedMap时，Hazelcast的统计模块在尝试访问内部数据时，未能正确地将其识别为HeapData，反而得到了原始的String对象，从而引发了类型转换错误。

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解决方案：调整ReplicatedMap的泛型声明

为了解决这个ClassCastException，一种有效的解决方案是显式地将ReplicatedMap的泛型类型声明为com.hazelcast.internal.serialization.Data。Data是Hazelcast内部序列化服务处理二进制形式对象的基本单元。

修改后的配置代码如下：

import com.hazelcast.config.Config;
import com.hazelcast.config.InMemoryFormat;
import com.hazelcast.config.JoinConfig;
import com.hazelcast.config.NetworkConfig;
import com.hazelcast.config.ReplicatedMapConfig;
import com.hazelcast.core.Hazelcast;
import com.hazelcast.core.HazelcastInstance;
import com.hazelcast.replicatedmap.ReplicatedMap;
import com.hazelcast.internal.serialization.Data; // 引入Data类
import com.hazelcast.spi.serialization.SerializationService; // 引入SerializationService

public class HazelcastConfigFixedExample {

    private static HazelcastInstance setupHazelcastConfig() {
        Config config = new Config();
        config.setInstanceName("rogueUsers");

        NetworkConfig network = config.getNetworkConfig();
        network.setPort(5701).setPortCount(20);
        network.setPortAutoIncrement(true);
        JoinConfig join = network.getJoin();
        join.getMulticastConfig().setEnabled(true);

        HazelcastInstance hz = Hazelcast.getOrCreateHazelcastInstance(config);

        ReplicatedMapConfig replicatedMapConfig =
                config.getReplicatedMapConfig("rogueUsers");

        replicatedMapConfig.setInMemoryFormat(InMemoryFormat.BINARY);
        replicatedMapConfig.set