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7.2 JSON处理

JSON（Javascript Object Notation）是一种轻量级的数据交换语言，以文字为基础，具有自我描述性且易于让人阅读。尽管JSON是Javascript的一个子集，但JSON是独立于语言的文本格式，并且采用了类似于C语言家族的一些习惯。JSON与XML最大的不同在于XML是一个完整的标记语言，而JSON不是。JSON由于比XML更小、更快，更易解析,以及浏览器的内建快速解析支持,使得其更适用于网络数据传输领域。目前我们看到很多的开放平台，基本上都是采用了JSON作为他们的数据交互的接口。既然JSON在Web开发中如此重要，那么Go语言对JSON支持的怎么样呢？Go语言的标准库已经非常好的支持了JSON，可以很容易的对JSON数据进行编、解码的工作。

前一小节的运维的例子用json来表示，结果描述如下：

{"servers":[{"serverName":"Shanghai_VPN","serverIP":"127.0.0.1"},{"serverName":"Beijing_VPN","serverIP":"127.0.0.2"}]}

本小节余下的内容将以此JSON数据为基础，来介绍go语言的json包对JSON数据的编、解码。

解析JSON

解析到结构体

假如有了上面的JSON串，那么我们如何来解析这个JSON串呢？Go的JSON包中有如下函数

func Unmarshal(data []byte, v interface{}) error

通过这个函数我们就可以实现解析的目的，详细的解析例子请看如下代码：

package main

import (
    "encoding/json"
    "fmt"
)

type Server struct {
    ServerName string
    ServerIP   string
}

type Serverslice struct {
    Servers []Server
}

func main() {
    var s Serverslice
    str := `{"servers":[{"serverName":"Shanghai_VPN","serverIP":"127.0.0.1"},{"serverName":"Beijing_VPN","serverIP":"127.0.0.2"}]}`
    json.Unmarshal([]byte(str), &s)
    fmt.Println(s)
}

在上面的示例代码中，我们首先定义了与json数据对应的结构体，数组对应slice，字段名对应JSON里面的KEY，在解析的时候，如何将json数据与struct字段相匹配呢？例如JSON的key是Foo，那么怎么找对应的字段呢？

  • 首先查找tag含有Foo的可导出的struct字段(首字母大写)
  • 其次查找字段名是Foo的导出字段
  • 最后查找类似FOO或者FoO这样的除了首字母之外其他大小写不敏感的导出字段

聪明的你一定注意到了这一点：能够被赋值的字段必须是可导出字段(即首字母大写）。同时JSON解析的时候只会解析能找得到的字段，找不到的字段会被忽略，这样的一个好处是：当你接收到一个很大的JSON数据结构而你却只想获取其中的部分数据的时候，你只需将你想要的数据对应的字段名大写，即可轻松解决这个问题。

解析到interface

上面那种解析方式是在我们知晓被解析的JSON数据的结构的前提下采取的方案，如果我们不知道被解析的数据的格式，又应该如何来解析呢？

我们知道interface{}可以用来存储任意数据类型的对象，这种数据结构正好用于存储解析的未知结构的json数据的结果。JSON包中采用map[string]interface{}和[]interface{}结构来存储任意的JSON对象和数组。Go类型和JSON类型的对应关系如下：

  • bool 代表 JSON booleans,
  • float64 代表 JSON numbers,
  • string 代表 JSON strings,
  • nil 代表 JSON null.

现在我们假设有如下的JSON数据

b := []byte(`{"Name":"Wednesday","Age":6,"Parents":["Gomez","Morticia"]}`)

如果在我们不知道他的结构的情况下，我们把他解析到interface{}里面

var f interface{}
err := json.Unmarshal(b, &f)

这个时候f里面存储了一个map类型，他们的key是string，值存储在空的interface{}里

f = map[string]interface{}{
    "Name": "Wednesday",
    "Age":  6,
    "Parents": []interface{}{
        "Gomez",
        "Morticia",
    },
}

那么如何来访问这些数据呢？通过断言的方式：

m := f.(map[string]interface{})

通过断言之后，你就可以通过如下方式来访问里面的数据了

for k, v := range m {
    switch vv := v.(type) {
    case string:
        fmt.Println(k, "is string", vv)
    case int:
        fmt.Println(k, "is int", vv)
    case float64:
        fmt.Println(k,"is float64",vv)
    case []interface{}:
        fmt.Println(k, "is an array:")
        for i, u := range vv {
            fmt.Println(i, u)
        }
    default:
        fmt.Println(k, "is of a type I don't know how to handle")
    }
}

通过上面的示例可以看到，通过interface{}与type assert的配合，我们就可以解析未知结构的JSON数了。

上面这个是官方提供的解决方案，其实很多时候我们通过类型断言，操作起来不是很方便，目前bitly公司开源了一个叫做simplejson的包,在处理未知结构体的JSON时相当方便，详细例子如下所示：

js, err := NewJson([]byte(`{
    "test": {
        "array": [1, "2", 3],
        "int": 10,
        "float": 5.150,
        "bignum": 9223372036854775807,
        "string": "simplejson",
        "bool": true
    }
}`))

arr, _ := js.Get("test").Get("array").Array()
i, _ := js.Get("test").Get("int").Int()
ms := js.Get("test").Get("string").MustString()

可以看到，使用这个库操作JSON比起官方包来说，简单的多,详细的请参考如下地址：https://github.com/bitly/go-simplejson

生成JSON

我们开发很多应用的时候，最后都是要输出JSON数据串，那么如何来处理呢？JSON包里面通过Marshal函数来处理，函数定义如下：

func Marshal(v interface{}) ([]byte, error)

假设我们还是需要生成上面的服务器列表信息，那么如何来处理呢？请看下面的例子：

package main

import (
    "encoding/json"
    "fmt"
)

type Server struct {
    ServerName string
    ServerIP   string
}

type Serverslice struct {
    Servers []Server
}

func main() {
    var s Serverslice
    s.Servers = append(s.Servers, Server{ServerName: "Shanghai_VPN", ServerIP: "127.0.0.1"})
    s.Servers = append(s.Servers, Server{ServerName: "Beijing_VPN", ServerIP: "127.0.0.2"})
    b, err := json.Marshal(s)
    if err != nil {
        fmt.Println("json err:", err)
    }
    fmt.Println(string(b))
}

输出如下内容：

{"Servers":[{"ServerName":"Shanghai_VPN","ServerIP":"127.0.0.1"},{"ServerName":"Beijing_VPN","ServerIP":"127.0.0.2"}]}

我们看到上面的输出字段名的首字母都是大写的，如果你想用小写的首字母怎么办呢？把结构体的字段名改成首字母小写的？JSON输出的时候必须注意，只有导出的字段才会被输出，如果修改字段名，那么就会发现什么都不会输出，所以必须通过struct tag定义来实现：

type Server struct {
    ServerName string `json:"serverName"`
    ServerIP   string `json:"serverIP"`
}

type Serverslice struct {
    Servers []Server `json:"servers"`
}

通过修改上面的结构体定义，输出的JSON串就和我们最开始定义的JSON串保持一致了。

针对JSON的输出，我们在定义struct tag的时候需要注意的几点是:

  • 字段的tag是"-"，那么这个字段不会输出到JSON
  • tag中带有自定义名称，那么这个自定义名称会出现在JSON的字段名中，例如上面例子中serverName
  • tag中如果带有"omitempty"选项，那么如果该字段值为空，就不会输出到JSON串中
  • 如果字段类型是bool, string, int, int64等，而tag中带有",string"选项，那么这个字段在输出到JSON的时候会把该字段对应的值转换成JSON字符串

举例来说：

type Server struct {
    // ID 不会导出到JSON中
    ID int `json:"-"`

    // ServerName 的值会进行二次JSON编码
    ServerName  string `json:"serverName"`
    ServerName2 string `json:"serverName2,string"`

    // 如果 ServerIP 为空，则不输出到JSON串中
    ServerIP   string `json:"serverIP,omitempty"`
}

s := Server {
    ID:         3,
    ServerName:  `Go "1.0" `,
    ServerName2: `Go "1.0" `,
    ServerIP:   ``,
}
b, _ := json.Marshal(s)
os.Stdout.Write(b)

会输出以下内容：

{"serverName":"Go \"1.0\" ","serverName2":"\"Go \\\"1.0\\\" \""}

Marshal函数只有在转换成功的时候才会返回数据，在转换的过程中我们需要注意几点：

  • JSON对象只支持string作为key，所以要编码一个map，那么必须是map[string]T这种类型(T是Go语言中任意的类型)
  • Channel, complex和function是不能被编码成JSON的
  • 嵌套的数据是不能编码的，不然会让JSON编码进入死循环
  • 指针在编码的时候会输出指针指向的内容，而空指针会输出null

本小节，我们介绍了如何使用Go语言的json标准包来编解码JSON数据，同时也简要介绍了如何使用第三方包go-simplejson来在一些情况下简化操作，学会并熟练运用它们将对我们接下来的Web开发相当重要。

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