如何解决aiohttp WebSocketResponse.receive_json方法中的JSON解析错误？

一、问题现象与背景

在使用Python的aiohttp库进行WebSocket通信时，WebSocketResponse.receive_json()是开发者常用的方法。该方法旨在接收并自动解析JSON格式的WebSocket消息，但实际应用中常会遇到以下典型错误：

JSONDecodeError: Expecting value: line 1 column 1 (char 0)

这种错误通常发生在以下场景：

客户端发送了非JSON格式的原始文本
网络传输导致数据包不完整
消息负载超过WebSocket帧大小限制
字符编码不一致导致解析失败

二、根本原因分析

通过分析aiohttp 3.8.1版本的源码，receive_json()方法内部实际上调用了await self.receive_str()后对结果执行json.loads()。这个设计带来了几个潜在问题点：

无内容类型验证：方法不会预先检查消息的content-type
严格的JSON解析：Python的json模块默认不接受尾随逗号等非标准JSON
二进制数据场景：如果收到binary帧类型会直接引发类型错误

三、解决方案与最佳实践

1. 防御性编程实现

推荐使用try-except块包裹方法调用，并添加类型检查：

async def safe_receive_json(ws):
    try:
        msg = await ws.receive()
        if msg.type == aiohttp.WSMsgType.TEXT:
            return json.loads(msg.data)
        elif msg.type == aiohttp.WSMsgType.ERROR:
            raise ConnectionError(msg.extra)
    except json.JSONDecodeError as e:
        logger.error(f"Invalid JSON: {msg.data}")
        await ws.send_str(json.dumps({"error": "invalid_json"}))

2. 使用自定义解析器

对于需要处理非标准JSON的场景，可以考虑使用demjson或simplejson等更宽松的解析库：

import simplejson as json

async def tolerant_receive_json(ws):
    msg = await ws.receive_str()
    return json.loads(msg, ignore_comments=True)

3. 消息大小限制处理

通过ClientSession配置参数控制最大消息尺寸：

async with aiohttp.ClientSession(
    max_msg_size=10 * 1024 * 1024  # 10MB
) as session:
    async with session.ws_connect(url) as ws:
        data = await ws.receive_json()

四、性能优化技巧

高频通信场景下，可以考虑以下优化方案：

使用ujson替代标准json模块提升30%解析速度
对重复消息结构使用schema验证库如marshmallow
实现消息缓存机制避免重复解析

五、测试方案设计

使用pytest-aiohttp编写测试用例验证异常处理：

@pytest.mark.asyncio
async def test_invalid_json(unused_tcp_port):
    async with aiohttp.ClientSession() as session:
        async with session.ws_connect(
            f"ws://localhost:{unused_tcp_port}"
        ) as ws:
            await ws.send_str("not_json")
            with pytest.raises(json.JSONDecodeError):
                await ws.receive_json()