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Java小技巧：一个灵活的JSON提取工具

lxf2023-05-20 01:17:25

1. 问题场景

Java处理JSON数据通常的做法就是通过第三方库将其转换为一个Java类的对象，但是这样会导致产生很多跟产品业务无关的临时类。在JavaScript中，则可以直接提取，例如obj.user.name，非常方便。但是在Java中，如果不转换为类的对象，就得小心翼翼地编写像下面这样的代码：

try {
    JsonElement element = JsonParser.parseString(jsonStr);
    if (element.isJsonObject()) {
        JsonObject userJson = element.getAsJsonObject().getAsJsonObject("user");
        if (userJson != null) {
            JsonPrimitive nameJson = userJson.getAsJsonPrimitive("name");
            if (nameJson != null && nameJson.isString()) {
                String name = nameJson.getAsString();
            }
        }
    }
} catch (JsonParseException e) {
    e.printStackTrace();
}

这样的方式非常繁琐，而且里面充满防御性的代码，显得罗嗦，关键信息其实只有jsonStr.user.name这样。而本文要介绍的就是不将JSON数据转换为某个 Java Bean 对象来提取JSON数据内容的一个工具类--JsonExtractor。

2. 功能介绍

这个类比较简单，但是方法不少，因此我将这个类里的方法分为两类来讲

2.1 构建方法

如名，用于构建JsonExtractor的方法，这里不推荐直接调用构造方法，而是以下几个方法来构建

  1. 静态方法Builder from(String json)：这个方法是整个过程的开始，传入参数为需要解析的JSON字符串，返回的对象是用于构建JsonExtractor的建造者。
  2. 建造者方法JsonExtractor<Integer, JsonArray> forJsonArray()：这个方法指定要处理的JSON数组是数组类型，返回对应的处理JSON数组的提取器。
  3. 建造者方法JsonExtractor<Void, JsonNull> forNull()：这个方法指定要处理的JSON数据是null，基本不用。
  4. 建造者方法JsonExtractor<Void, JsonPrimitive> forPrimitive()：这个方法指定要处理的JSON数据是原始类型（例如，int、String等等），返回处理原始类型的提取器。
  5. 建造者方法JsonExtractor<String, JsonObject> forJsonObject()：这个方法指定要处理的JSON数据是JSON对象，返回处理JSON对象的提取器，比较常用。

2.2 提取方法

这些方法的参数根据JsonExtractor的泛型K决定，如果当前对象为数组，则K为Integer，表示数组的索引；如果是对象，则K为String，表示属性对应的键值；如果是原始类型或null，由于没有下一级属性或内容，因此为Void。

  1. JsonArray getArray(K key)：提取对应键值的属性为数组。
  2. Optional<JsonArray> optArray(K key)：getArray的Optional版本。
  3. int getInt(K key)：提取对应键值的属性为int，没有则返回0。
  4. Optional<Integer> optInt(K key)：getInt的Optional版本。
  5. boolean getBool(K key)：提取对应键值的属性为boolean，没有则返回false。
  6. Optional<Boolean> optBool(K key)：getBool的Optional版本。
  7. long getLong(K key)：提取对应键值的属性为long，没有则返回0。
  8. Optional<Long> optLong(K key)：getLong的Optional版本。
  9. String getString(K key)：提取对应键值的属性为字符串，没有则返回空字符串。
  10. Optional<String> optString(K key)：getString的Optional版本。
  11. JsonElement get(K key)和<T> T get(K key, Class<T> typeClass)：提取指定键值的属性为JsonElement或指定Java类型。
  12. Optional<JsonElement> opt(K key)和<T> Optional<T> opt(K key, Class<T> typeClass)：get的Optional版本。
  13. Builder into(K key)：对指定键值的属性进行下一步提取，用于像data.user.name这样的多级提取。
  14. void forEach(BiConsumer<K, JsonElement> entryConsumer)：对JSON数据的内容进行遍历。

3. 使用示例

例如，我们要提取的json如下：

{
  "id": 1,
  "name": "Li Lei",
  "pet": {
    "name": "huahua",
    "type": "dog",
    "id": 11
  },
  "live": true,
  "age": 20,
  "friends": [
    "James",
    "Andy",
    "Tom"
  ]
}

对应的 Java Bean 如下：

class Pet {
    private String name;
    private String type;
    private long id;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getType() {
        return type;
    }

    public void setType(String type) {
        this.type = type;
    }

    public long getId() {
        return id;
    }

    public void setId(long id) {
        this.id = id;
    }
}

class User {
    private long id;
    private String name;
    private Pet pet;
    private boolean live;
    private int age;
    private String[] friends;

    public String[] getFriends() {
        return friends;
    }

    public void setFriends(String[] friends) {
        this.friends = friends;
    }

    public boolean isLive() {
        return live;
    }

    public void setLive(boolean live) {
        this.live = live;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Pet getPet() {
        return pet;
    }

    public void setPet(Pet pet) {
        this.pet = pet;
    }

    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;
    }
}

那么提取代码就是：

String json = "{\"id\":1,\"name\":\"Li Lei\",\"pet\":{\"name\":\"huahua\",\"type\":\"dog\",\"id\":11},\"live\":true,\"age\":20,\"friends\":[\"James\",\"Andy\",\"Tom\"]}";
JsonExtractor<String, JsonObject> extractor = JsonExtractor.from(json).forJsonObject();
//直接获取属性
long id = extractor.getLong("id");
//按Optional风格获取基本类型的属性
extractor.optString("name").ifPresent((String name) -> {
    System.out.println("name:" + name);
});
extractor.optString("name").ifPresent(System.out::println);
//按Optional风格获取属性并手动转换为指定类
extractor.opt("pet").ifPresent((JsonElement element) -> {
    System.out.println("pet json:" + element);
    Pet pet = new Gson().fromJson(element, Pet.class);
    System.out.println("pet bean 1:" + pet.getName());
});
//按Optional风格获取属性自动转换为指定类
extractor.opt("pet", Pet.class).ifPresent((Pet pet) -> {
    System.out.println("pet bean 2:" + pet.getName());
});
//直接将属性提取为指定类型
Pet pet = extractor.get("pet", Pet.class);

//提取多级字段，类似js的 user.pet.name 这样的风格
extractor.into("pet").forJsonObject()
        .optString("name").ifPresent((String name) -> {
            System.out.println("pet.name:" + name);
        });
//提取并遍历数组
extractor.into("friends").forJsonArray()
        .forEach((Integer index, JsonElement element) -> {
            System.out.println(index + ":" + element.getAsString());
        });

4. 完整实现


import com.google.gson.*;

import java.util.Map;
import java.util.Optional;
import java.util.Set;
import java.util.function.BiConsumer;

public abstract class JsonExtractor<K, V> {
    private static final Gson gson = new Gson();

    protected V jsonElement;

    JsonExtractor(V jsonElement) {
        this.jsonElement = jsonElement;
    }

    public V getJsonElement() {
        return jsonElement;
    }

    public static class Builder {
        private JsonElement element;

        protected Builder() {

        }

        public Builder(JsonElement element) {
            this.element = element;
        }

        public JsonExtractor<Void, JsonNull> forNull() {
            try {
                return new NullExtractor(element.getAsJsonNull());
            } catch (RuntimeException e) {
                return new ErrorExtractor<>(e);
            }
        }

        public JsonExtractor<Void, JsonPrimitive> forPrimitive() {
            try {
                return new PrimitiveExtractor(element.getAsJsonPrimitive());
            } catch (RuntimeException e) {
                return new ErrorExtractor<>(e);
            }
        }

        public JsonExtractor<String, JsonObject> forJsonObject() {
            try {
                return new ObjectExtractor(element.getAsJsonObject());
            } catch (RuntimeException e) {
                return new ErrorExtractor<>(e);
            }
        }

        public JsonExtractor<Integer, JsonArray> forJsonArray() {
            try {
                return new ArrayExtractor(element.getAsJsonArray());
            } catch (RuntimeException e) {
                return new ErrorExtractor<>(e);
            }
        }
    }

    private static class ErrorBuilder extends Builder {
        private final Exception exception;

        public ErrorBuilder(Exception exception) {
            this.exception = exception;
        }

        @Override
        public JsonExtractor<Integer, JsonArray> forJsonArray() {
            return new ErrorExtractor<>(exception);
        }

        @Override
        public JsonExtractor<Void, JsonNull> forNull() {
            return new ErrorExtractor<>(exception);
        }

        @Override
        public JsonExtractor<Void, JsonPrimitive> forPrimitive() {
            return new ErrorExtractor<>(exception);
        }

        @Override
        public JsonExtractor<String, JsonObject> forJsonObject() {
            return new ErrorExtractor<>(exception);
        }
    }

    public static Builder from(String json) {
        try {
            return new Builder(JsonParser.parseString(json));
        } catch (Exception e) {
            return new ErrorBuilder(e);
        }
    }

    public Builder into(K key) {
        return new ErrorBuilder(new RuntimeException("not implements!"));
    }

    public Optional<JsonElement> opt(K key) {
        return Optional.ofNullable(get(key));
    }

    public <T> Optional<T> opt(K key, Class<T> typeClass) {
        return Optional.empty();
    }

    public JsonElement get(K key) {
        return null;
    }

    public <T> T get(K key, Class<T> typeClass) {
        return opt(key, typeClass).orElse(null);
    }


    public JsonArray getArray(K key) {
        return null;
    }

    public Optional<JsonArray> optArray(K key) {
        return Optional.ofNullable(getArray(key));
    }

    public int getInt(K key) {
        return optInt(key).orElse(0);
    }

    public Optional<Integer> optInt(K key) {
        return Optional.empty();
    }

    public double getDouble(K key) {
        return optDouble(key).orElse(0d);
    }

    public Optional<Double> optDouble(K key) {
        return Optional.empty();
    }

    public boolean getBool(K key) {
        return optBool(key).orElse(false);
    }

    public Optional<Boolean> optBool(K key) {
        return Optional.empty();
    }

    public long getLong(K key) {
        return optLong(key).orElse(0L);
    }

    public Optional<Long> optLong(K key) {
        return Optional.empty();
    }

    public String getString(K key) {
        return optString(key).orElse("");
    }

    public Optional<String> optString(K key) {
        return Optional.empty();
    }


    public void forEach(BiConsumer<K, JsonElement> entryConsumer) {

    }

    private static class ObjectExtractor extends JsonExtractor<String, JsonObject> {
        private ObjectExtractor(JsonObject jsonObject) {
            super(jsonObject);
        }

        @Override
        public Builder into(String key) {
            JsonElement element = this.jsonElement.get(key);
            return element == null ? new Builder(JsonNull.INSTANCE) : new Builder(element);
        }

        @Override
        public JsonElement get(String key) {
            return this.jsonElement.getAsJsonObject(key);
        }

        @Override
        public Optional<JsonArray> optArray(String key) {
            return Optional.ofNullable(this.jsonElement.getAsJsonArray(key));
        }

        @Override
        public Optional<Integer> optInt(String key) {
            return Optional.ofNullable(this.jsonElement.getAsJsonPrimitive(key)).map(JsonPrimitive::getAsInt);
        }

        @Override
        public Optional<Double> optDouble(String key) {
            return Optional.ofNullable(jsonElement.getAsJsonPrimitive(key)).map(JsonPrimitive::getAsDouble);
        }

        @Override
        public Optional<Boolean> optBool(String key) {
            return Optional.ofNullable(jsonElement.getAsJsonPrimitive(key)).map(JsonPrimitive::getAsBoolean);
        }

        @Override
        public Optional<Long> optLong(String key) {
            return Optional.ofNullable(jsonElement.getAsJsonPrimitive(key)).map(JsonPrimitive::getAsLong);
        }

        @Override
        public Optional<String> optString(String key) {
            return Optional.ofNullable(jsonElement.getAsJsonPrimitive(key)).map(JsonPrimitive::getAsString);
        }

        @Override
        public <T> Optional<T> opt(String key, Class<T> typeClass) {
            try {
                return Optional.ofNullable(jsonElement.get(key)).map(e -> gson.fromJson(e, typeClass));
            } catch (JsonSyntaxException e) {
                return Optional.empty();
            }
        }

        @Override
        public void forEach(BiConsumer<String, JsonElement> entryConsumer) {
            Set<Map.Entry<String, JsonElement>> entrySet = jsonElement.entrySet();
            for (Map.Entry<String, JsonElement> entry : entrySet) {
                entryConsumer.accept(entry.getKey(), entry.getValue());
            }
        }
    }

    private static class ArrayExtractor extends JsonExtractor<Integer, JsonArray> {
        private ArrayExtractor(JsonArray array) {
            super(array);
        }

        @Override
        public Builder into(Integer index) {
            try {
                return new Builder(getJsonElement().get(index));
            } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
                return new ErrorBuilder(e);
            }
        }

        @Override
        public JsonElement get(Integer index) {
            try {
                return getJsonElement().get(index);
            } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
                return null;
            }
        }

        @Override
        public Optional<JsonArray> optArray(Integer index) {
            return Optional.ofNullable(getJsonElement().get(index)).map(JsonElement::getAsJsonArray);
        }

        @Override
        public Optional<Integer> optInt(Integer index) {
            try {
                return Optional.ofNullable(getJsonElement().get(index)).map(JsonElement::getAsInt);
            } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
                return Optional.empty();
            }
        }

        @Override
        public Optional<Double> optDouble(Integer index) {
            try {
                return Optional.ofNullable(getJsonElement().get(index)).map(JsonElement::getAsDouble);
            } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
                return Optional.empty();
            }
        }

        @Override
        public Optional<Boolean> optBool(Integer index) {
            try {
                return Optional.ofNullable(getJsonElement().get(index)).map(JsonElement::getAsBoolean);
            } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
                return Optional.empty();
            }
        }

        @Override
        public Optional<Long> optLong(Integer index) {
            try {
                return Optional.ofNullable(getJsonElement().get(index)).map(JsonElement::getAsLong);
            } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
                return Optional.empty();
            }
        }

        @Override
        public Optional<String> optString(Integer index) {
            try {
                return Optional.ofNullable(getJsonElement().get(index)).map(JsonElement::getAsString);
            } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
                return Optional.empty();
            }
        }

        @Override
        public <T> Optional<T> opt(Integer index, Class<T> typeClass) {
            try {
                return Optional.ofNullable(getJsonElement().get(index)).map(e -> gson.fromJson(e, typeClass));
            } catch (JsonSyntaxException e) {
                return Optional.empty();
            }
        }

        @Override
        public void forEach(BiConsumer<Integer, JsonElement> entryConsumer) {
            for (int i = 0; i < getJsonElement().size(); i++) {
                entryConsumer.accept(i, getJsonElement().get(i));
            }
        }
    }

    private static class NullExtractor extends JsonExtractor<Void, JsonNull> {
        NullExtractor(JsonNull jsonElement) {
            super(jsonElement);
        }
    }

    private static class PrimitiveExtractor extends JsonExtractor<Void, JsonPrimitive> {
        PrimitiveExtractor(JsonPrimitive jsonElement) {
            super(jsonElement);
        }
    }

    private static class ErrorExtractor<K, V> extends JsonExtractor<K, V> {
        private final Exception exception;

        private ErrorExtractor(Exception exception) {
            super(null);
            this.exception = exception;
        }

        @Override
        public Builder into(K key) {
            return new ErrorBuilder(exception);
        }
    }
}
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