Gson全解析（上）

Posted 2022-12-11 CameloeAnthony

gson github地址google/gson
本篇文章是基于Gson官方使用指导(Gson User Guide)以及Gson解析的优秀外文（来自http://www.javacreed.com/ ）做出的一个翻译和归纳。
博客原链接：Anthony的简书博客

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前言

最近在研究Retrofit中使用的Gson的时候，发现对Gson的一些深层次的概念和使用比较模糊，所以这里做一个知识点的归纳整理。

Gson（又称Google Gson）是Google公司发布的一个开放源代码的Java库，主要用途为序列化Java对象为JSON字符串，或反序列化JSON字符串成Java对象。而JSON(javascript Object Notation) 是一种轻量级的数据交换格式，易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，广泛应用于各种数据的交互中，尤其是服务器与客户端的交互。

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基本概念

• Serialization:序列化，使Java对象到Json字符串的过程。
• Deserialization：反序列化，字符串转换成Java对象。
• JSON数据中的JsonElement有下面这四种类型：
  JsonPrimitive —— 例如一个字符串或整型
  JsonObject—— 一个以 JsonElement 名字（类型为 String）作为索引的集合。也就是说可以把 JsonObject 看作值为 JsonElement 的键值对集合。
  JsonArray—— JsonElement 的集合。注意数组的元素可以是四种类型中的任意一种，或者混合类型都支持。
  JsonNull—— 值为null

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Gson解决的问题

1. 提供一种像toString()和构造方法的很简单的机制，来实现Java 对象和Json之间的互相转换。

2. 允许已经存在的无法改变的对象，转换成Json，或者Json转换成已存在的对象。

3. 允许自定义对象的表现形式

4. 支持任意的复杂对象

5. 能够生成可压缩和可读的Json的字符串输出。

Gson处理对象的几个重要点

1 推荐把成员变量都声明称private的

2 没有必要用注解（@Expose 注解）指明某个字段是否会被序列化或者反序列化，所有包含在当前类（包括父类）中的字段都应该默认被序列化或者反序列化

3 如果某个字段被 transient 这个Java关键词修饰，就不会被序列化或者反序列化

4 下面的实现方式能够正确的处理null
1）当序列化的时候，如果对象的某个字段为null，是不会输出到Json字符串中的。
2）当反序列化的时候，某个字段在Json字符串中找不到对应的值，就会被赋值为null

5 如果一个字段是 synthetic 
的,他会被忽视，也即是不应该被序列化或者反序列化

6 内部类（或者anonymous class（匿名类），或者local class(局部类，可以理解为在方法内部声明的类)）的某个字段和外部类的某个字段一样的话，就会被忽视，不会被序列化或者反序列化

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Gson中的一些注解

1 @SerializedName注解

该注解能指定该字段在JSON中对应的字段名称

public class Box 

  @SerializedName("w")
  private int width;

  @SerializedName("h")
  private int height;

  @SerializedName("d")
  private int depth;

  // Methods removed for brevity

也就是说
"w":10,"h":20,"d":30 这个JSON 字符串能够被解析到上面的width，height和depth字段中。

2 @Expose注解

该注解能够指定该字段是否能够序列化或者反序列化，默认的是都支持（true）。

public class Account 

  @Expose(deserialize = false)
  private String accountNumber;

  @Expose
  private String iban;

  @Expose(serialize = false)
  private String owner;

  @Expose(serialize = false, deserialize = false)
  private String address;

  private String pin;

需要注意的通过 builder.excludeFieldsWithoutExposeAnnotation()方法是该注解生效。

  final GsonBuilder builder = new GsonBuilder();
    builder.excludeFieldsWithoutExposeAnnotation();
    final Gson gson = builder.create();

3 @Since和@Until注解

Since代表“自从”，Until 代表”一直到”。它们都是针对该字段生效的版本。比如说 @Since(1.2)代表从版本1.2之后才生效，@Until(0.9)代表着在0.9版本之前都是生效的。

public class SoccerPlayer 

  private String name;

  @Since(1.2)
  private int shirtNumber;

  @Until(0.9)
  private String country;

  private String teamName;

  // Methods removed for brevity

也就是说我们利用方法builder.setVersion(1.0)定义版本1.0，如下：

 final GsonBuilder builder = new GsonBuilder();
    builder.setVersion(1.0);

    final Gson gson = builder.create();

    final SoccerPlayer account = new SoccerPlayer();
    account.setName("Albert Attard");
    account.setShirtNumber(10); // Since version 1.2
    account.setTeamName("Zejtun Corinthians");
    account.setCountry("Malta"); // Until version 0.9

    final String json = gson.toJson(account);
    System.out.printf("Serialised (version 1.0)%n  %s%n", json);

由于shirtNumber和country作用版本分别是1.2之后，和0.9之前，所以在这里都不会得到序列化，所以输出结果是：

Serialised (version 1.0)
  "name":"Albert Attard","teamName":"Zejtun Corinthians"

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Gson 序列化

英文Serialize和format都对应序列化，这是一个Java对象到JSON字符串的过程。
接着看一个例子,下面分别是java类和以及我们期望的JSON数据：

public class Book 
  private String[] authors;
  private String isbn10;
  private String isbn13;
  private String title;
  //为了代码简洁，这里移除getter和setter方法等

  "title": "Java Puzzlers: Traps, Pitfalls, and Corner Cases",
  "isbn-10": "032133678X",
  "isbn-13": "978-0321336781",
  "authors": [
    "Joshua Bloch",
    "Neal Gafter"
  ]

你肯定能发现JSON数据中出现了isbn-10和isbn-13, 我们怎么把字段数据isbn10和isbn13转化为JSON数据需要的isbn-10和isbn-13,Gson当然为我们提供了对应的解决方案

1 序列化方案1

采用上面提到的@SerializedName注解。

public class Book 
  private String[] authors;

  @SerializedName("isbn-10")
  private String isbn10;

  @SerializedName("isbn-13")
  private String isbn13;
  private String title;
  //为了代码简洁，这里移除getter和setter方法等

2 序列化方案2

利用JsonSerializer类

public class BookSerialiser implements JsonSerializer 

    @Override
    public JsonElement serialize(final Book book, final Type typeOfSrc, final JsonSerializationContext context) 

        final JsonObject jsonObject = new JsonObject();
        jsonObject.addProperty("title", book.getTitle());
        jsonObject.addProperty("isbn-10", book.getIsbn10());
        jsonObject.addProperty("isbn-13", book.getIsbn13());

        final JsonArray jsonAuthorsArray = new JsonArray();
        for (final String author : book.getAuthors()) 
            final JsonPrimitive jsonAuthor = new JsonPrimitive(author);
            jsonAuthorsArray.add(jsonAuthor);
        
        jsonObject.add("authors", jsonAuthorsArray);

        return jsonObject;
    

下面对序列化过程进行大致的分析：
- JsonSerializer是一个接口，我们需要提供自己的实现，来满足自己的序列化要求。

public interface JsonSerializer<T> 

  /**
   *Gson 会在解析指定类型T数据的时候触发当前回调方法进行序列化
   *
   * @param T 需要转化为Json数据的类型，对应上面的Book
   * @return 返回T指定的类对应JsonElement
   */
  public JsonElement serialize(T src, Type typeOfSrc, JsonSerializationContext context);

• 首先在上面的代码中，我们需要创建的是一个JsonElement对象，这里对应Book是一个对象，所以创建一个JsonObject类型。
  final JsonObject jsonObject = new JsonObject();
• 然后我们将相应字段里面的数据填充到jsonObject里面。

jsonObject.addProperty...
jsonObject.add...

下面是jsonObject中的添加方法：

- 所以最后返回的还是一个JsonElement 类型，这里对应的是jsonObject。完成了javaBean->JSON数据的转化。

• 同样需要配置,

// Configure GSON
    final GsonBuilder gsonBuilder = new GsonBuilder();
    gsonBuilder.registerTypeAdapter(Book.class, new BookSerialiser());
    gsonBuilder.setPrettyPrinting();
    final Gson gson = gsonBuilder.create();

    final Book javaPuzzlers = new Book();
    javaPuzzlers.setTitle("Java Puzzlers: Traps, Pitfalls, and Corner Cases");
    javaPuzzlers.setIsbn10("032133678X");
    javaPuzzlers.setIsbn13("978-0321336781");
    javaPuzzlers.setAuthors(new String[]  "Joshua Bloch", "Neal Gafter" );

    // Format to JSON
    final String json = gson.toJson(javaPuzzlers);
    System.out.println(json);

，这里对应的是
gsonBuilder.registerTypeAdapter(Book.class, new BookSerialiser())方法进行JsonSerializer的配置。在上面例子中，通过调用gsonBuilder.setPrettyPrinting();方法还告诉了 Gson 对生成的 JSON 对象进行格式化

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Gson 反序列化

 英文parse和deserialise对应反序列化，这是一个字符串转换成Java对象的过程。
我们同样采用上面一小节的代码片段，只不过现在我们需要做的是将：

  "title": "Java Puzzlers: Traps, Pitfalls, and Corner Cases",
  "isbn-10": "032133678X",
  "isbn-13": "978-0321336781",
  "authors": [
    "Joshua Bloch",
    "Neal Gafter"
  ]

转化为对应的Book实体类，

1 反序列化方案1

利用@SerializedName 注解
也就是说我们的实体类Book.java可以这么写：

public class Book 
  private String[] authors;

  @SerializedName("isbn-10")
  private String isbn10;

  @SerializedName(value = "isbn-13", alternate = "isbn13","isbn.13")
  private String isbn13;
  private String title;
  //为了代码简洁，这里移除getter和setter方法等

可以看到这里我们在@SerializedName 注解使用了一个value, alternate字段,value也就是默认的字段，对序列化和反序列化都有效，alternate只有反序列化才有效果。也就是说一般服务器返回给我们JSON数据的时候可能同样的一个图片，表示”image”,”img”,”icon”等，我们利用@SerializedName 中的alternate字段就能解决这个问题，全部转化为我们实体类中的图片字段。

2 反序列化方案2

我们在序列化的时候使用的是JsonSerialize ,这里对应使用JsonDeserializer
我们将解析到的json数据传递给Book的setter方法即可。

public class BookDeserializer implements JsonDeserializer<Book> 

  @Override
  public Book deserialize(final JsonElement json, final Type typeOfT, final JsonDeserializationContext context)
      throws JsonParseException 
    final JsonObject jsonObject = json.getAsJsonObject();

    final JsonElement jsonTitle = jsonObject.get("title");
    final String title = jsonTitle.getAsString();

    final String isbn10 = jsonObject.get("isbn-10").getAsString();
    final String isbn13 = jsonObject.get("isbn-13").getAsString();

    final JsonArray jsonAuthorsArray = jsonObject.get("authors").getAsJsonArray();
    final String[] authors = new String[jsonAuthorsArray.size()];
    for (int i = 0; i < authors.length; i++) 
      final JsonElement jsonAuthor = jsonAuthorsArray.get(i);
      authors[i] = jsonAuthor.getAsString();
    

    final Book book = new Book();
    book.setTitle(title);
    book.setIsbn10(isbn10);
    book.setIsbn13(isbn13);
    book.setAuthors(authors);
    return book;
  

和Gson序列化章节一样，我们这里接着分析我们是怎么讲JSON数据解析（反序列化）为实体类的：
- 因为我们可以发现上面的JSON数据是一个大括号包围的，也就意味着这是一个Json对象。所以首先我们通过
final JsonObject jsonObject = json.getAsJsonObject();将我们的JsonElement转化为JsonObject
- 通过jsonObject.get("xxx").getAsString()的形式获取相应String的值
- 通过jsonObject.get("xx").getAsJsonArray();获取相应的json数组，并遍历出其中的相应字段值
- 通过setter方法，将获取到的值设置给Book类。
- 最终返回的是 Book的对象实例。完成了JSON->javaBean的转化
- 同样需要配置，关于从本地流中读取Json数据可以使用 InputStreamReader完成

 // Configure Gson
    GsonBuilder gsonBuilder = new GsonBuilder();
    gsonBuilder.registerTypeAdapter(Book.class, new BookDeserializer());
    Gson gson = gsonBuilder.create();

    // The JSON data
    try(Reader reader = new InputStreamReader(Main.class.getResourceAsStream("/part1/sample.json"), "UTF-8"))

      // Parse JSON to Java
      Book book = gson.fromJson(reader, Book.class);
      System.out.println(book);
    

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参考链接

翻译原文，根据原文做出了较大改动。
1 SIMPLE GSON EXAMPLE
2 GSON DESERIALISER EXAMPLE
3 GSON ANNOTATIONS EXAMPLE
4 GSON SERIALISER EXAMPLE
5 GSON TYPEADAPTER EXAMPLE
6 GSON TYPEADAPTER EXAMPLE SERIALISE LARGE OBJECTS

另附： 你真的会用Gson吗?Gson使用指南（一）系列文章

未完待续。。。。