# Java 与 JSON > JSON（JavaScript Object Notation）是一种基于文本的数据交换格式。几乎所有的编程语言都有很好的库或第三方工具来提供基于 JSON 的 API 支持，因此你可以非常方便地使用任何自己喜欢的编程语言来处理 JSON 数据。 > > 本文主要从 Java 语言的角度来讲解 JSON 的应用。 * [1. JSON 简介](#1-json-简介) * [JSON 是什么](#json-是什么) * [优缺点、标准与 schema](#优缺点标准与-schema) * [相关技术以及与 XML 的关系](#相关技术以及与-xml-的关系) * [工具](#工具) * [1.2. Java JSON 库](#12-java-json-库) * [JSON 编码指南](#json-编码指南) * [4.1 Google JSON 风格指南](#41-google-json-风格指南) * [4.2 使用 JSON 实现 API](#42-使用-json-实现-api) * [2. Fastjson 应用](#2-fastjson-应用) * [2.1. 添加 maven 依赖](#21-添加-maven-依赖) * [2.2. Fastjson API](#22-fastjson-api) * [2.3. Fastjson 注解](#23-fastjson-注解) * [3. Jackson 应用](#3-jackson-应用) * [3.1. 添加 maven 依赖](#31-添加-maven-依赖) * [3.2. Jackson API](#32-jackson-api) * [3.3. Jackson 注解](#33-jackson-注解) * [4. Gson 应用](#4-gson-应用) * [4.1. 添加 maven 依赖](#41-添加-maven-依赖) * [4.2. Gson API](#42-gson-api) * [4.3. Gson 注解](#43-gson-注解) * [5. 示例源码](#5-示例源码) * [6. 参考资料](#6-参考资料) ## 1. JSON 简介 ### JSON 是什么 JSON 起源于 1999 年的 [JS 语言规范 ECMA262 的一个子集](http://javascript.crockford.com/)（即 15.12 章节描述了格式与解析），后来 2003 年作为一个数据格式[ECMA404](http://www.ecma-international.org/publications/files/ECMA-ST/ECMA-404.pdf)（很囧的序号有不有？）发布。 2006 年，作为 [rfc4627](http://www.ietf.org/rfc/rfc4627.txt) 发布，这时规范增加到 18 页，去掉没用的部分，十页不到。 JSON 的应用很广泛，这里有超过 100 种语言下的 JSON 库：[json.org](http://www.json.org/)。 更多的可以参考这里，[关于 json 的一切](https://github.com/burningtree/awesome-json)。 ### 优缺点、标准与 schema #### 结构与类型 这估计是最简单标准规范之一： * 只有两种结构：对象内的键值对集合结构和数组，对象用 `{}` 表示、内部是”key”:”value”，数组用 `[]` 表示，不同值用逗号分开 * 基本数值有 7 个： false / null / true / object / array / number / string * 再加上结构可以嵌套，进而可以用来表达复杂的数据 * 一个简单实例： ```javascript { "Image": { "Width": 800, "Height": 600, "Title": "View from 15th Floor", "Thumbnail": { "Url": "http://www.example.com/image/481989943", "Height": 125, "Width": "100" }, "IDs": [116, 943, 234, 38793] } } ``` > 扩展阅读： > > * - 图文并茂介绍 json 数据形式 > * [json 的 RFC 文档](http://tools.ietf.org/html/rfc4627) #### 2.2 优点 * 基于纯文本，所以对于人类阅读是很友好的。 * 规范简单，所以容易处理，开箱即用，特别是 JS 类的 ECMA 脚本里是内建支持的，可以直接作为对象使用。 * 平台无关性，因为类型和结构都是平台无关的，而且好处理，容易实现不同语言的处理类库，可以作为多个不同异构系统之间的数据传输格式协议，特别是在 HTTP/REST 下的数据格式。 #### 2.3 缺点 缺点也很明显： * 性能一般，文本表示的数据一般来说比二进制大得多，在数据传输上和解析处理上都要更影响性能。 * 缺乏 schema，跟同是文本数据格式的 XML 比，在类型的严格性和丰富性上要差很多。XML 可以借由 XSD 或 DTD 来定义复杂的格式，并由此来验证 XML 文档是否符合格式要求，甚至进一步的，可以基于 XSD 来生成具体语言的操作代码，例如 apache xmlbeans。并且这些工具组合到一起，形成一套庞大的生态，例如基于 XML 可以实现 SOAP 和 WSDL，一系列的 ws-\*规范。但是我们也可以看到 JSON 在缺乏规范的情况下，实际上有更大一些的灵活性，特别是近年来 REST 的快速发展，已经有一些 schema 相关的发展(例如[理解 JSON Schema](https://spacetelescope.github.io/understanding-json-schema/index.html)，[使用 JSON Schema](http://usingjsonschema.com/downloads/)， [在线 schema 测试](http://azimi.me/json-schema-view/demo/demo.html))，也有类似于 WSDL 的[WADL](https://www.w3.org/Submission/wadl/)出现。 ### 相关技术以及与 XML 的关系 * 使用 JSON 实现 RPC（类似 XML-RPC）：[JSON-RPC](http://www.jsonrpc.org/) * 使用 JSON 实现 path 查询操作（类似 XML-PATH）：[JsonPATH](https://github.com/json-path/JsonPath) * 在线查询工具：[JsonPATH](http://jsonpath.com/) ### 工具 * 格式化工具：[jsbeautifier](http://jsbeautifier.org/) * chrome 插件：[5 个 Json View 插件](http://www.cnplugins.com/zhuanti/five-chrome-json-plugins.html) * 在线 Mock: [在线 mock](https://www.easy-mock.com/) * 其他 Mock：[SoapUI](https://www.soapui.org/rest-testing-mocking/rest-service-mocking.html)可以支持，SwaggerUI 也可以，[RestMock](https://github.com/andrzejchm/RESTMock)也可以。 ### 1.2. Java JSON 库 Java 中比较流行的 JSON 库有： * [Fastjson](https://github.com/alibaba/fastjson) - 阿里巴巴开发的 JSON 库，性能十分优秀。 * [Jackson](http://wiki.fasterxml.com/JacksonHome) - 社区十分活跃且更新速度很快。Spring 框架默认 JSON 库。 * [Gson](https://github.com/google/gson) - 谷歌开发的 JSON 库，目前功能最全的 JSON 库 。 从性能上来看，一般情况下：Fastjson > Jackson > Gson ## JSON 编码指南 ### 4.1 Google JSON 风格指南 遵循好的设计与编码风格，能提前解决 80%的问题: * 英文版[Google JSON Style Guide](https://google.github.io/styleguide/jsoncstyleguide.xml)： * 中文版[Google JSON 风格指南](https://github.com/darcyliu/google-styleguide/blob/master/JSONStyleGuide.md)： 简单摘录如下： * 属性名和值都是用双引号，不要把注释写到对象里面，对象数据要简洁 * 不要随意结构化分组对象，推荐是用扁平化方式，层次不要太复杂 * 命名方式要有意义，比如单复数表示 * 驼峰式命名，遵循 Bean 规范 * 使用版本来控制变更冲突 * 对于一些关键字，不要拿来做 key * 如果一个属性是可选的或者包含空值或 null 值，考虑从 JSON 中去掉该属性，除非它的存在有很强的语义原因 * 序列化枚举类型时，使用 name 而不是 value * 日期要用标准格式处理 * 设计好通用的分页参数 * 设计好异常处理 ### 4.2 使用 JSON 实现 API [JSON API](http://jsonapi.org.cn/format/)与 Google JSON 风格指南有很多可以相互参照之处。 [JSON API](http://jsonapi.org.cn/format/)是数据交互规范，用以定义客户端如何获取与修改资源，以及服务器如何响应对应请求。 JSON API 设计用来最小化请求的数量，以及客户端与服务器间传输的数据量。在高效实现的同时，无需牺牲可读性、灵活性和可发现性。 ## 2. Fastjson 应用 > 扩展阅读：更多 API 使用细节可以参考：[JSONField 用法](https://github.com/alibaba/fastjson/wiki/JSONField) ### 2.1. 添加 maven 依赖 ```markup com.alibaba fastjson x.x.x ``` ### 2.2. Fastjson API #### 定义 Bean **Group.java** ```java public class Group { private Long id; private String name; private List users = new ArrayList(); public Long getId() { return id; } public void setId(Long id) { this.id = id; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public List getUsers() { return users; } public void setUsers(List users) { this.users = users; } public void addUser(User user) { users.add(user); } } ``` **User.java** ```java public class User { private Long id; private String name; public Long getId() { return id; } public void setId(Long id) { this.id = id; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } } ``` **初始化 Bean** ```java Group group = new Group(); group.setId(0L); group.setName("admin"); User guestUser = new User(); guestUser.setId(2L); guestUser.setName("guest"); User rootUser = new User(); rootUser.setId(3L); rootUser.setName("root"); group.addUser(guestUser); group.addUser(rootUser); ``` #### 序列化 ```java String jsonString = JSON.toJSONString(group); System.out.println(jsonString); ``` #### 反序列化 ```java Group bean = JSON.parseObject(jsonString, Group.class); ``` ### 2.3. Fastjson 注解 #### `@JSONField` > 扩展阅读：更多 API 使用细节可以参考：[JSONField 用法](https://github.com/alibaba/fastjson/wiki/JSONField)，这里介绍基本用法。 可以配置在属性（setter、getter）和字段（必须是 public field）上。 ```java @JSONField(name="ID") public int getId() {return id;} // 配置date序列化和反序列使用yyyyMMdd日期格式 @JSONField(format="yyyyMMdd") public Date date1; // 不序列化 @JSONField(serialize=false) public Date date2; // 不反序列化 @JSONField(deserialize=false) public Date date3; // 按ordinal排序 @JSONField(ordinal = 2) private int f1; @JSONField(ordinal = 1) private int f2; ``` #### `@JSONType` * 自定义序列化：[ObjectSerializer](https://github.com/alibaba/fastjson/wiki/JSONType_serializer) * 子类型处理：[SeeAlso](https://github.com/alibaba/fastjson/wiki/JSONType_seeAlso_cn) JSONType.alphabetic 属性: fastjson 缺省时会使用字母序序列化，如果你是希望按照 java fields/getters 的自然顺序序列化，可以配置 JSONType.alphabetic，使用方法如下： ```java @JSONType(alphabetic = false) public static class B { public int f2; public int f1; public int f0; } ``` ## 3. Jackson 应用 > 扩展阅读：更多 API 使用细节可以参考 [jackson-databind 官方说明](https://github.com/FasterXML/jackson-databind) ### 3.1. 添加 maven 依赖 ```markup com.fasterxml.jackson.core jackson-databind 2.9.8 ``` ### 3.2. Jackson API #### 序列化 ```java ObjectMapper mapper = new ObjectMapper(); mapper.writeValue(new File("result.json"), myResultObject); // or: byte[] jsonBytes = mapper.writeValueAsBytes(myResultObject); // or: String jsonString = mapper.writeValueAsString(myResultObject); ``` #### 反序列化 ```java ObjectMapper mapper = new ObjectMapper(); MyValue value = mapper.readValue(new File("data.json"), MyValue.class); // or: value = mapper.readValue(new URL("http://some.com/api/entry.json"), MyValue.class); // or: value = mapper.readValue("{\"name\":\"Bob\", \"age\":13}", MyValue.class); ``` #### 容器的序列化和反序列化 ```java Person p = new Person("Tom", 20); Person p2 = new Person("Jack", 22); Person p3 = new Person("Mary", 18); List persons = new LinkedList<>(); persons.add(p); persons.add(p2); persons.add(p3); Map map = new HashMap<>(); map.put("persons", persons); String json = null; try { json = mapper.writeValueAsString(map); } catch (JsonProcessingException e) { e.printStackTrace(); } ``` ### 3.3. Jackson 注解 > 扩展阅读：更多注解使用细节可以参考 [jackson-annotations 官方说明](https://github.com/FasterXML/jackson-annotations/wiki/Jackson-Annotations) #### `@JsonProperty` ```java public class MyBean { private String _name; // without annotation, we'd get "theName", but we want "name": @JsonProperty("name") public String getTheName() { return _name; } // note: it is enough to add annotation on just getter OR setter; // so we can omit it here public void setTheName(String n) { _name = n; } } ``` #### `@JsonIgnoreProperties` 和 `@JsonIgnore` ```java // means that if we see "foo" or "bar" in JSON, they will be quietly skipped // regardless of whether POJO has such properties @JsonIgnoreProperties({ "foo", "bar" }) public class MyBean { // will not be written as JSON; nor assigned from JSON: @JsonIgnore public String internal; // no annotation, public field is read/written normally public String external; @JsonIgnore public void setCode(int c) { _code = c; } // note: will also be ignored because setter has annotation! public int getCode() { return _code; } } ``` #### `@JsonCreator` ```java public class CtorBean { public final String name; public final int age; @JsonCreator // constructor can be public, private, whatever private CtorBean(@JsonProperty("name") String name, @JsonProperty("age") int age) { this.name = name; this.age = age; } } ``` #### `@JsonPropertyOrder` alphabetic 设为 true 表示，json 字段按自然顺序排列，默认为 false。 ```java @JsonPropertyOrder(alphabetic = true) public class JacksonAnnotationBean {} ``` ## 4. Gson 应用 > 详细内容可以参考官方文档：[Gson 用户指南](https://github.com/google/gson/blob/master/UserGuide.md) ### 4.1. 添加 maven 依赖 ```markup com.google.code.gson gson 2.8.6 ``` ### 4.2. Gson API #### 序列化 ```java Gson gson = new Gson(); gson.toJson(1); // ==> 1 gson.toJson("abcd"); // ==> "abcd" gson.toJson(10L); // ==> 10 int[] values = { 1 }; gson.toJson(values); // ==> [1] ``` #### 反序列化 ```java int i1 = gson.fromJson("1", int.class); Integer i2 = gson.fromJson("1", Integer.class); Long l1 = gson.fromJson("1", Long.class); Boolean b1 = gson.fromJson("false", Boolean.class); String str = gson.fromJson("\"abc\"", String.class); String[] anotherStr = gson.fromJson("[\"abc\"]", String[].class); ``` #### GsonBuilder `Gson` 实例可以通过 `GsonBuilder` 来定制实例化，以控制其序列化、反序列化行为。 ```java Gson gson = new GsonBuilder() .setPrettyPrinting() .setDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss") .excludeFieldsWithModifiers(Modifier.STATIC, Modifier.TRANSIENT, Modifier.VOLATILE) .create(); ``` ### 4.3. Gson 注解 #### `@Since` [`@Since`](https://github.com/google/gson/blob/master/gson/src/main/java/com/google/gson/annotations/Since.java) 用于控制对象的序列化版本。示例： ```java public class VersionedClass { @Since(1.1) private final String newerField; @Since(1.0) private final String newField; private final String field; public VersionedClass() { this.newerField = "newer"; this.newField = "new"; this.field = "old"; } } VersionedClass versionedObject = new VersionedClass(); Gson gson = new GsonBuilder().setVersion(1.0).create(); String jsonOutput = gson.toJson(versionedObject); System.out.println(jsonOutput); System.out.println(); gson = new Gson(); jsonOutput = gson.toJson(versionedObject); System.out.println(jsonOutput); ``` #### `@SerializedName` `@SerializedName` 用于将类成员按照指定名称序列化、反序列化。示例： ```java private class SomeObject { @SerializedName("custom_naming") private final String someField; private final String someOtherField; public SomeObject(String a, String b) { this.someField = a; this.someOtherField = b; } } ``` ## 5. 示例源码 > 示例源码：[javalib-io-json](https://github.com/dunwu/java-tutorial/tree/master/javalib-io-json) ## 6. 参考资料 * **官方** * [Fastjson Github](https://github.com/alibaba/fastjson) * [Gson Github](https://github.com/google/gson) * [jackson 官方文档](https://github.com/FasterXML/jackson-docs) * [jackson-databind](https://github.com/FasterXML/jackson-databind) * **文章** * * [json 的 RFC 文档](http://tools.ietf.org/html/rfc4627) * [JSON 最佳实践](https://kimmking.github.io/2017/06/06/json-best-practice/) * [【简明教程】JSON](https://www.jianshu.com/p/8b428e1d1564)