Go的json解析：Marshal与Unmarshal

Posted 2022-10-01 exman

简介
Json(javascript Object Nanotation)是一种数据交换格式，常用于前后端数据传输。任意一端将数据转换成json 字符串，另一端再将该字符串解析成相应的数据结构，如string类型，strcut对象等。

go语言本身为我们提供了json的工具包”encoding/json”。
更多的使用方式，可以参考：https://studygolang.com/articles/6742

实现
Json Marshal：将数据编码成json字符串
看一个简单的例子

type Stu struct 
    Name  string `json:"name"`
    Age   int
    HIgh  bool
    sex   string
    Class *Class `json:"class"`


type Class struct 
    Name  string
    Grade int


func main() 
    //实例化一个数据结构，用于生成json字符串
    stu := Stu
        Name: "张三",
        Age:  18,
        HIgh: true,
        sex:  "男",
    

    //指针变量
    cla := new(Class)
    cla.Name = "1班"
    cla.Grade = 3
    stu.Class=cla

    //Marshal失败时err!=nil
    jsonStu, err := json.Marshal(stu)
    if err != nil 
        fmt.Println("生成json字符串错误")
    

    //jsonStu是[]byte类型，转化成string类型便于查看
    fmt.Println(string(jsonStu))

结果：

"name":"张三","Age":18,"HIgh":true,"class":"Name":"1班","Grade":3

从结果中可以看出

只要是可导出成员（变量首字母大写），都可以转成json。因成员变量sex是不可导出的，故无法转成json。

如果变量打上了json标签，如Name旁边的 json:"name" ，那么转化成的json key就用该标签“name”，否则取变量名作为key，如“Age”，“HIgh”。

bool类型也是可以直接转换为json的value值。Channel， complex 以及函数不能被编码json字符串。当然，循环的数据结构也不行，它会导致marshal陷入死循环。

指针变量，编码时自动转换为它所指向的值，如cla变量。
（当然，不传指针，Stu struct的成员Class如果换成Class struct类型，效果也是一模一样的。只不过指针更快，且能节省内存空间。）

最后，强调一句：json编码成字符串后就是纯粹的字符串了。

上面的成员变量都是已知的类型，只能接收指定的类型，比如string类型的Name只能赋值string类型的数据。
但有时为了通用性，或使代码简洁，我们希望有一种类型可以接受各种类型的数据，并进行json编码。这就用到了interface类型。

前言：
interface类型其实是个空接口，即没有方法的接口。go的每一种类型都实现了该接口。因此，任何其他类型的数据都可以赋值给interface类型。

type Stu struct 
    Name  interface `json:"name"`
    Age   interface
    HIgh  interface
    sex   interface
    Class interface `json:"class"`


type Class struct 
    Name  string
    Grade int


func main() 
    //与前面的例子一样
    ......

结果：

"name":"张三","Age":18,"HIgh":true,"class":"Name":"1班","Grade":3

从结果中可以看出，无论是string，int，bool，还是指针类型等，都可赋值给interface类型，且正常编码，效果与前面的例子一样。

补充：
在实际项目中，编码成json串的数据结构，往往是切片类型。如下定义了一个[]StuRead类型的切片

//正确示范

//方式1：只声明，不分配内存
var stus1 []*StuRead

//方式2：分配初始值为0的内存
stus2 := make([]*StuRead,0)

//错误示范
//new()只能实例化一个struct对象，而[]StuRead是切片，不是对象
stus := new([]StuRead)

stu1 := StuRead成员赋值...
stu2 := StuRead成员赋值...

//由方式1和2创建的切片，都能成功追加数据
//方式2最好分配0长度，append时会自动增长。反之指定初始长度，长度不够时不会自动增长，导致数据丢失
stus1 := appen(stus1,stu1,stu2)
stus2 := appen(stus2,stu1,stu2)

//成功编码
json1,_ := json.Marshal(stus1)
json2,_ := json.Marshal(stus2)

解码时定义对应的切片接受即可

Json Unmarshal：将json字符串解码到相应的数据结构
我们将上面的例子进行解码

type StuRead struct 
    Name  interface `json:"name"`
    Age   interface
    HIgh  interface
    sex   interface
    Class interface `json:"class"`
    Test  interface


type Class struct 
    Name  string
    Grade int


func main() 
    //json字符中的"引号，需用\进行转义，否则编译出错
    //json字符串沿用上面的结果，但对key进行了大小的修改，并添加了sex数据
    data:="\"name\":\"张三\",\"Age\":18,\"high\":true,\"sex\":\"男\",\"CLASS\":\"naME\":\"1班\",\"GradE\":3"
    str:=[]byte(data)

    //1.Unmarshal的第一个参数是json字符串，第二个参数是接受json解析的数据结构。
    //第二个参数必须是指针，否则无法接收解析的数据，如stu仍为空对象StuRead
    //2.可以直接stu:=new(StuRead),此时的stu自身就是指针
    stu:=StuRead
    err:=json.Unmarshal(str,&stu)

    //解析失败会报错，如json字符串格式不对，缺"号，缺等。
    if err!=nil
        fmt.Println(err)
    

    fmt.Println(stu)

结果：

张三 18 true <nil> map[naME:1班 GradE:3] <nil>

总结：

json字符串解析时，需要一个“接收体”接受解析后的数据，且Unmarshal时接收体必须传递指针。否则解析虽不报错，但数据无法赋值到接受体中。如这里用的是StuRead接收。

解析时，接收体可自行定义。json串中的key自动在接收体中寻找匹配的项进行赋值。匹配规则是：

先查找与key一样的json标签，找到则赋值给该标签对应的变量(如Name)。
没有json标签的，就从上往下依次查找变量名与key一样的变量，如Age。或者变量名忽略大小写后与key一样的变量。如HIgh，Class。第一个匹配的就赋值，后面就算有匹配的也忽略。
(前提是该变量必需是可导出的，即首字母大写)。
不可导出的变量无法被解析（如sex变量，虽然json串中有key为sex的k-v，解析后其值仍为nil,即空值）

当接收体中存在json串中匹配不了的项时，解析会自动忽略该项，该项仍保留原值。如变量Test，保留空值nil。

你一定会发现，变量Class貌似没有解析为我们期待样子。因为此时的Class是个interface类型的变量，而json串中key为CLASS的value是个复合结构，不是可以直接解析的简单类型数据（如“张三”，18，true等）。所以解析时，由于没有指定变量Class的具体类型，json自动将value为复合结构的数据解析为map[string]interface类型的项。也就是说，此时的struct Class对象与StuRead中的Class变量没有半毛钱关系，故与这次的json解析没有半毛钱关系。

让我们看一下这几个interface变量解析后的类型

func main() 
    //与前边json解析的代码一致
    ...
    fmt.Println(stu) //打印json解析前变量类型
    err:=json.Unmarshal(str,&stu)
    fmt.Println("--------------json 解析后-----------")
    ... 
    fmt.Println(stu) //打印json解析后变量类型    


//利用反射，打印变量类型
func printType(stu *StuRead)
    nameType:=reflect.TypeOf(stu.Name)
    ageType:=reflect.TypeOf(stu.Age)
    highType:=reflect.TypeOf(stu.HIgh)
    sexType:=reflect.TypeOf(stu.sex)
    classType:=reflect.TypeOf(stu.Class)
    testType:=reflect.TypeOf(stu.Test)

    fmt.Println("nameType:",nameType)
    fmt.Println("ageType:",ageType)
    fmt.Println("highType:",highType)
    fmt.Println("sexType:",sexType)
    fmt.Println("classType:",classType)
    fmt.Println("testType:",testType)

结果：

nameType: <nil>
ageType: <nil>
highType: <nil>
sexType: <nil>
classType: <nil>
testType: <nil>
--------------json 解析后-----------
nameType: string
ageType: float64
highType: bool
sexType: <nil>
classType: map[string]interface 
testType: <nil>

从结果中可见

interface类型变量在json解析前，打印出的类型都为nil，就是没有具体类型，这是空接口（interface类型）的特点。

json解析后，json串中value，只要是”简单数据”，都会按照默认的类型赋值，如”张三”被赋值成string类型到Name变量中，数字18对应float64，true对应bool类型。

“简单数据”：是指不能再进行二次json解析的数据，如”name”:”张三”只能进行一次json解析。
“复合数据”：类似”CLASS\”:\”naME\”:\”1班\”,\”GradE\”:3这样的数据，是可进行二次甚至多次json解析的，因为它的value也是个可被解析的独立json。即第一次解析key为CLASS的value，第二次解析value中的key为naME和GradE的value

对于”复合数据”，如果接收体中配的项被声明为interface类型，go都会默认解析成map[string]interface类型。如果我们想直接解析到struct Class对象中，可以将接受体对应的项定义为该struct类型。如下所示：

type StuRead struct 
...
//普通struct类型
Class Class `json:"class"`
//指针类型
Class *Class `json:"class"`

stu打印结果

Class类型：张三 18 true <nil> 1班 3 <nil>
*Class类型：张三 18 true <nil> 0xc42008a0c0 <nil>

可以看出，传递Class类型的指针时，stu中的Class变量存的是指针，我们可通过该指针直接访问所属的数据，如stu.Class.Name/stu.Class.Grade

Class变量解析后类型

classType: main.Class
classType: *main.Class

解析时，如果接受体中同时存在2个匹配的项，会发生什么呢？
测试1

type StuRead struct 
    NAme interface
    Name  interface
    NAMe interface    `json:"name"`

结果1:

//当存在匹配的json标签时，其对应的项被赋值。
//切记：匹配的标签可以没有，但有时最好只有一个哦
<nil> <nil> 张三 

测试2

type StuRead struct 
    NAme interface
    Name  interface
    NAMe interface    `json:"name"`
    NamE interface    `json:"name"`

结果2

//当匹配的json标签有多个时，标签对应的项都不会被赋值。
//忽略标签项，从上往下寻找第一个没有标签且匹配的项赋值
张三 <nil> <nil> <nil>

测试3

type StuRead struct 
    NAme interface
    Name  interface

结果3

//没有json标签时，从上往下，第一个匹配的项会被赋值哦
张三 <nil>

测试4

type StuRead struct 
    NAMe interface    `json:"name"`
    NamE interface    `json:"name"`

结果4

//当相同的json标签有多个，且没有不带标签的匹配项时，报错了哦
# command-line-arguments
src/test/b.go:48: stu.Name undefined (type *StuRead has no field or method Name, but does have NAMe)

可见，与前边说过的匹配规则是一致的。

如果不想指定Class变量为具体的类型，仍想保留interface类型，但又希望该变量可以解析到struct Class对象中，这时候该怎么办呢？

这种需求是很可能存在的，例如笔者我就碰到了

办法还是有的，我们可以将该变量定义为json.RawMessage类型

type StuRead struct 
    Name  interface
    Age   interface
    HIgh  interface
    Class json.RawMessage `json:"class"` //注意这里


type Class struct 
    Name  string
    Grade int


func main() 
    data:="\"name\":\"张三\",\"Age\":18,\"high\":true,\"sex\":\"男\",\"CLASS\":\"naME\":\"1班\",\"GradE\":3"
    str:=[]byte(data)
    stu:=StuRead
    _:=json.Unmarshal(str,&stu)

    //注意这里：二次解析！
    cla:=new(Class)
    json.Unmarshal(stu.Class,cla)

    fmt.Println("stu:",stu)
    fmt.Println("string(stu.Class):",string(stu.Class))
    fmt.Println("class:",cla)
    printType(&stu) //函数实现前面例子有

结果

stu: 张三 18 true [123 34 110 97 77 69 34 58 34 49 231 143 173 34 44 34 71 114 97 100 69 34 58 51 125]
string(stu.Class): "naME":"1班","GradE":3
class: &1班 3
nameType: string
ageType: float64
highType: bool
classType: json.RawMessage

从结果中可见

接收体中，被声明为json.RawMessage类型的变量在json解析时，变量值仍保留json的原值，即未被自动解析为map[string]interface类型。如变量Class解析后的值为：“naME”:”1班”,”GradE”:3

从打印的类型也可以看出，在第一次json解析时，变量Class的类型是json.RawMessage。此时，我们可以对该变量进行二次json解析，因为其值仍是个独立且可解析的完整json串。我们只需再定义一个新的接受体即可，如json.Unmarshal(stu.Class,cla)