处理JSON的Java API ：JSON的简介

原文链接作者：Jitendra Kotamraju 译者：撒木

处理JSON的各种解析、生成、处理、转换和查询的JAVA API

JSON (JavaScript Object Notation)是一种轻量级的、基于文本的、完全独立于语言的数据交换格式。它非常方便人们和机器的阅读和书写。JSON 有两种结构类型的表现方式：对象和数组。对象是名/值对的无序集合。数组是值(value)的有序集合。值的类型可以是字符串（在双引号中）、数字（整数或浮点数）、逻辑值（true或false）、数组（在方括号中）、对象（在花括号中）、null。

列表1来自 Wikipedia 以JSON表示的一个对象去描述一个人。这个人的姓和名都是字符串类型，一个数值表示了年龄，一个对象表示了这个人的地址，还有一个数组对象表示了电话号码。

{
    "firstName": "John",
    "lastName": "Smith",
    "age": 25,
    "address": {
        "streetAddress": "21 2nd Street",
        "city": "New York",
        "state": "NY",
        "postalCode": 10021
    },
    "phoneNumbers": [
        {
            "type": "home",
            "number": "212 555-1234"
        },
        {
            "type": "fax",
            "number": "646 555-4567" 
        }
    ] 
}

列表 1. JSON表示对象的一个例子

JSON通常被用在Ajax应用、配置、数据库和RESTful web services。几乎所有流行的网站都提供了JSON的数据交换方式在他们的RESTful web services上。

处理JSON

处理JSON的Java API (JSR 353)提供了各种便捷的API，其中包括解析、生成、转换和使用对象模型或流来查询JSON。

对象模型的API在内存中产生一个随机存取的树状结构来代表了JSON数据。这个树可以被操作和查询。这种编程模型可以很灵活的处理需要随机存取完整内容的树。但是，对象模型通常都没有流模型效率高，而且需要的存储空间也比流模型多

流API提供了一种以流来解析和生成JSON的方法。它把解析生成JSON的控制权交给了程序猿。流API提供了一种基于事件的解析器并且允许开发者询问下一个事件，而不是再一个回调函数中负责事件的处理。它给予了开发者更多的处理JSON的过程控制。应用程序代码可以处理或抛弃解析器事件，也可以询问下一个事件（pull the event)。流模型适合于部分不需要的数据的随机存取的局部处理。同样的，流API提供了一种通过写一次事件生成结构良好的JSON流。

对象模型API

对象模型API和文件对象模型（DOM）API在xml中很相似。这是一个高级的API，它为JSON对象和数组结构提供了不可变的对象模型。这些JSON结构通过使用 JsonObject和JsonArray被表示为对象模型。表格1中展示了对象模型API的主要的类和接口。

JsonObject提供了一个Map视图去存取含有名/值对的无序集合。同样的，JsonArray提供了一个List去存取含有值的有序序列。

表格 1.对象模型API中主要的类和接口

类和接口	描述
`Json`	包含产生JSON readers,writers,builders,和他们的工厂对象的静态方法
`JsonGenerator`	一次一个值的将JSON数据写入一个流中。
`JsonReader`	从流中读取JSON数据，并且创建一个对象模型在内存中
`JsonObjectBuilder` `JsonArrayBuilder`	在内存中通过向源码中加入一个值，创建一个对象模型或者数组模型
`JsonWriter`	从内存中拿出一个对象模型写入流中
`JsonValue` `JsonObject` `JsonArray` `JsonString` `JsonNumber`	表示JSON数据中的数据类型.

JsonObject，JsonArray，JsonString 和JsonNumber 是JsonValue的子类型。他们是被定义在API中的常量，有null，true,false的JSON值。

对象模型API使用建造者设计模式，从头创建这些对象模型。应用程序代码可以使用接口JsonObjectBuilder 来创建模型来代表JSON对象。由此产生的模型是JsonObject。应用程序代码可以使用接口JsonArrayBuilder来创建模型来代表JSON数组。由此产生的模型JsonArray。

这些对象模型也可以从一个输入源（例如InputStream或Reader）使用接口JsonReader来创建。同样的，可以写出到一个输出源（例如OutputStream或Writer）使用类JsonWriter。

举个例子，让我们使用对象模型API写个搜索Facebook的公开岗位的code。Facebook的API给我们了搜索结果在列表2中。

1 {
2     "data" : [
3         { "from" : { "name" : "xxx", ... }, "message" : "yyy", ... },
4         { "from" : { "name" : "ppp", ... }, "message" : "qqq", ... },
5         ...
6     ],
7     ...
8 }

列表 2. 搜索Facebook公开岗位的JSON示例

我们可以使用对象模型API取得关于JAVA的名字和他们的岗位。
在列表3中，
第3行创建了JsonReader;
第5行创建了返回结果的JsonObject;
第7行循环每一个结果;
第8-11行取得了公布人的姓名和职位，并且打印它们
注意：JsonReader和其他API上的对象可以用于带有资源的try语法中（这也叫做自动资源管理[ARM]).

 1 URL url = new URL("https://graph.facebook.com/search?q=java&type=post");
 2 try (InputStream is = url.openStream();
 3      JsonReader rdr = Json.createReader(is)) {
 4
 5     JsonObject obj = rdr.readObject();
 6     JsonArray results = obj.getJsonArray("data");
 7     for (JsonObject result : results.getValuesAs(JsonObject.class)) {
 8         System.out.print(result.getJsonObject("from").getString("name"));
 9         System.out.print(": ");
10         System.out.println(result.getString("message", ""));
11         System.out.println("-----------");
12     }
13 }

列表 3. 使用对象模型API处理Facebook的岗位。

流API

流API与XML的流API（StAX）类似，它是由接口JsonParser和JsonGenerator组成。JsonParser 包含使用流模型解析JSON数据的方法JsonGenerator包含输出JSON数据到一个输出源的方法。
表格2展示了流API中主要的类和接口

表格 2. 流API中主要的类

类或接口	描述
`Json`	包含创建JSON解析器，生成器，和工厂对象的静态方法。
`JsonParser`	表示一个基于事件的解析器，可以从流中读取JSON数据。
`JsonGenerator`	每次一个值将JSON数据写出到流中

JsonParser提供了先锋，使用pull 解析对象模型，访问只读的JSON数据。在这个模型中，应用程序代码在解析器接口中，控制线程和方法调用，来使解析器向前移动或者从当前解析器的状态获得JSON数据。

JsonGenerator提供了将JSON数据写入流的方法。生成器可以在JSON对象中写入名/值对，在JSON数组中写入值。

流API是一个低级的API，它被设计用来更效率的处理大量的JSON数据。其他的JSON框架（例如JSON binding）通过使用API可以继承（implement）。

让我们使用流API来做一下刚才使用对象模型API做过的事情。搜索Facebook的关于JAVA的岗位。
在列表4中，
第1-3行创建了一个流的解析器，
第4-5行取得了下一个事件
第6行寻找KEY_NAME这个事件，
第8到11行读取名字并打印它们，
第14-16行读取职位并输出他们。
当使用对象模型API比较相同的工作，流API提供了一种有效的方式存取名字和职位。

 1 URL url = new URL("https://graph.facebook.com/search?q=java&type=post");
 2 try (InputStream is = url.openStream();
 3      JsonParser parser = Json.createParser(is)) {
 4     while (parser.hasNext()) {
 5         Event e = parser.next();
 6         if (e == Event.KEY_NAME) {
 7             switch (parser.getString()) {
 8                 case "name":
 9                     parser.next();
10                    System.out.print(parser.getString());
11                    System.out.print(": ");
12                    break;
13                case "message":
14                    parser.next();
15                    System.out.println(parser.getString());
16                    System.out.println("---------");
17                    break;
18             }
19         }
20     }
21 }

列表 4. 使用流API处理Facebook的岗位信息

结论

处理JSON的Java API提供了如下功能：

将输入流解析为不可变的对象或事件流
将事件流或不可变对象写入输出流中
编程操作不可变对象
使用builders编程构建不可变对象

构建数据绑定，转换，查询或其他的操作API基础。JAX-RS 2.0 提供了原始整合为处理JSON的JAVA API。

参见

关于作者

Jitendra Kotamraju，Oracle技术人员的主要成员，是JSON处理规范领导和GlassFish之后的一个关键工程师。在领导JSON处理计划之前，他负责JAX-WS 2.2 的规范和实现

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