浅析Json底层

Posted 2020-11-16 liweibin

在开始了解Json的原理之前，首先看一段代码，在这里以阿里的FastJson为例。

 
public class JsonRun {
 
　　public static void main(String[] args) {
 
　　JSONObject jsonObject =new JSONObject();
 
　　jsonObject.put("id","a");
 
　　jsonObject.put("name","b");
 
　　System.out.println(jsonObject.toJSONString());
 
　　}
 
}　

当看到上述代码的时候，可能一般的程序员都会想到的是输出为如下Json串

 

{"id":"a","name":"b"}

但是运行这段程序，你会发现控制台打印出来的是如下代码：

{"name":"b","id":"a"}

 

那么为什么会出现这种情况呢，翻开FastJson的源码便知道了，首先定位到 JsonObject 这个类的构造函数，如下：

 

public JSONObject(int initialCapacity, boolean ordered){
 
    if (ordered) {
 
    map = new LinkedHashMap<String, Object>(initialCapacity);
 
    } else {
 
    map = new HashMap<String, Object>(initialCapacity);
 
    }
 
}

这里的 ordered 为一个构造参数，表示的是是否按照顺序添加，此处先不管，然后可以发现在阿里的FastJson中，其实默认的Json实现是一个Map，那么对于LinkedHashMap来讲，它是一个map和双向链表的整合体，所以在LinkedList中，每一个Node都会有一个前指针和一个后指针

HashMap

LinkedHashMap 是一个HashMap的变种，大家都知道，一个HashMap是由一个桶和一个桶后面的节点组成的，而桶其实是一个数组，每一个桶的索引所对应的值都是由Hash()函数计算得出的。那么这样就会导致桶的元素是一个乱序的存储的，例如在本段代码中的id和name，它们所在的桶索引可能是:

这样就导致了一个问题，就是Json的键的顺序是无法保证的，那么既然HashMap是无法保证的，为什么LinkedHashMap却可以保证顺序。

LinkedHashMap

翻开LinkedHashMap的源码可以发现，在其节点类里面，LinkedHashMap在 HashMap的Entry基础上又添加了一个before和after指针，

 
static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
 
    Entry<K,V> before, after;
 
    Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
 
    super(hash, key, value, next);
 
    }
 
}

那么这两个指针就是双向链表的指针。有了这两个指针之后，每一个新插入的节点都会知道他的前驱结点和后置节点，那么对于LinkedHashMap的插入顺序就会有保证了。所以其对应的数据结构如图：

在这个结构里面，桶索引是id的第一个节点是一个头节点，在新插入name的时候，LinkedHashMap会将head节点的after指针指向name，所以虽然这是一个HashMap，但是它的顺序还是可以保证的。

LinkedHashMap的迭代

区别于HashMap以索引的方式进行迭代，LinkedHashMap是以链表的指针进行迭代的，如以下代码所示：

 
abstract class LinkedHashIterator {
 
LinkedHashMap.Entry<K,V> next;
 
LinkedHashMap.Entry<K,V> current;
 
int expectedModCount;
 
 
 
LinkedHashIterator() {
 
next = head;
 
expectedModCount = modCount;
 
current = null;
 
}
 
 
 
 
 
final LinkedHashMap.Entry<K,V> nextNode() {
 
LinkedHashMap.Entry<K,V> e = next; //next就是head节点
 
if (modCount != expectedModCount)
 
throw new ConcurrentModificationException();
 
if (e == null)
 
throw new NoSuchElementException();
 
current = e;
 
next = e.after; //此处每一次的迭代都是链表的after
 
return e;
 
}

　　

可以看到在每一次迭代的时候LinkedHashMap都是以链表的next节点作为下一个迭代，那么HashMap呢？

HashMap的迭代

abstract class HashIterator {
 
　　Node<K,V> next; // next entry to return
 
　　Node<K,V> current; // current entry
 
　　int expectedModCount; // for fast-fail
 
　　int index; // current slot
 
 
 
HashIterator() {
 
　　expectedModCount = modCount;
 
　　Node<K,V>[] t = table;
 
　　current = next = null;
 
　　index = 0;
 
　　if (t != null && size > 0) { // advance to first entry
 
　　do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
 
　　}
 
}
 
 
 
 
 
final Node<K,V> nextNode() {
 
　　Node<K,V>[] t;
 
　　Node<K,V> e = next;
 
　　if (modCount != expectedModCount)
 
　　throw new ConcurrentModificationException();
 
　　if (e == null)
 
　　throw new NoSuchElementException();
 
　　if ((next = (current = e).next) == null && (t = table) != null) {
 
　　do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
 
　　}
 
　　return e;
 
}

注意这一段代码

 
if (t != null && size > 0) { // advance to first entry
 
    do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
 
}

这一段代码的作用是找出table[]中第一个不为null的桶，所以其实HashMap的迭代就是依据桶中的顺序来的，但是LinkedHashMap则是按找链表的顺序来的。

总结

JSON底层为一个Map，根据传入的参数选择有序的HashMap还是无序的LinkedHashMap。