Java Json API：Gson序列化

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Java Json API：Gson使用简单入门

通过调用 Gson API 可以把 Java 对象转换为 JSON 格式的字符串（项目主页）。在这篇文章中，我们将会讲到如何通过 Gson 默认实现和自定义实现方式，将 Java  对象转换为 JSON 字符串。

对于那些不熟悉 Gson 的读者，建议在读本篇文章之前读一下这两篇文章：简单 Gson 实例和 Gson 反序列化实例。另外，这篇文章的讲述方式和Gson反序列化实例一样，并且使用了相同的例子。

注意

请注意，在文章中我们将互换格式化或序列化的术语。

下面列出的所有代码都可以在这里找到： http://java-creed-examples.googlecode.com/svn/gson/Gson Serialiser Example/ 。大多数例子不会包含完整的代码，可能会忽略和要讨论的例子不相关的片段。读者可以从上面的链接下载查看完整的代码。

简单的例子

考虑下面这个 Java 对象。

package com.javacreed.examples.gson.part1;public class Book {  private String[] authors;  private String isbn10;  private String isbn13;  private String title;  // Methods removed for brevity}

这个简单的 Java 类封装了一本书的属性。假如我们需要将其序列化为下面这个 JSON 对象。

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

Gson 不需要任何特殊配置就可以序列化 Book 类。Gson 使用 Java 字段名称作为 JSON 字段的名称，并赋予对应的值。如果仔细地看一下上面的那个 JSON 示例会发现， ISBN 字段包含一个减号：isbn-10 和 isbn-13。不幸的是，使用默认配置不能将这些字段包含进来。解决问题的办法之一就是使用注解，就像在这篇文章中描述的那样：Gson 注解示例。使用注解可以自定义 JSON 字段的名称，Gson将会以注解为准进行序列化。另一个方法就是使用 JsonSerialiser （Java Doc），如下所示：

package com.javacreed.examples.gson.part1;import java.lang.reflect.Type;import com.google.gson.JsonArray;import com.google.gson.JsonElement;import com.google.gson.JsonObject;import com.google.gson.JsonPrimitive;import com.google.gson.JsonSerializationContext;import com.google.gson.JsonSerializer;public class BookSerialiser implements JsonSerializer {

    @Override
    public JsonElement serialize(final Book book, final Type typeOfSrc, final JsonSerializationContext context) {        final JsonObject jsonObject = new JsonObject();        //The serialisation code is missing

        return jsonObject;
    }
}

上面的例子还缺失了重要部分，需要通过补充序列化代码来完善。在添加更多代码使其变得复杂之前，我们先来理解下这个类。

JsonSerializer 接口要求类型是将要进行序列化的对象类型。在这个例子中，我们要序列化的 Java 对象是 Book。serialize()方法的返回类型必须是一个 JsonElement （Java 文档）类型的实例。详见这篇文章：Gson 反序列化实例，下面列出了JsonElement 四种具体实现类型：

• JsonPrimitive (Java Doc) —— 例如一个字符串或整型

• JsonObject (Java Doc) —— 一个以 JsonElement 名字（类型为 String）作为索引的集合。类似于 Map<String,JsonElement>集合（Java Doc）

• JsonArray (Java Doc)—— 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 (Java Doc) —— 值为null

JsonElement的类型

上面这张图片展示了 JsonElement 的所有类型。可以把 JsonObject 看作值为 JsonElement 的键值对集合。因此，这些值可以是另外四种对象。

下面是序列化的完整实例：

package com.javacreed.examples.gson.part1;import java.lang.reflect.Type;import com.google.gson.JsonArray;import com.google.gson.JsonElement;import com.google.gson.JsonObject;import com.google.gson.JsonPrimitive;import com.google.gson.JsonSerializationContext;import com.google.gson.JsonSerializer;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;
    }
}

我们在这里添加了一些代码。在理解整个图片的含义前，我们先把它拆成一个个小的部分，先来解释下每部分的含义。

如果要序列化这个 Java 对象，首先需要创建一个 JsonElement 实例。例子中是返回了一个 JsonObject 实例来代表 Book 对象，如下所示：

final JsonObject jsonObject = new JsonObject();

该对象使用我们设置的字段名称进行填充，如下：

// The variable 'book' is passed as a parameter to the serialize() method
    final JsonObject jsonObject = new JsonObject();
    jsonObject.addProperty("title", book.getTitle());
    jsonObject.addProperty("isbn-10", book.getIsbn10());
    jsonObject.addProperty("isbn-13", book.getIsbn13());

使用 addProperty() 方法 （Java Doc）可以添加任何 Java 原始类型以及String和Number。注意此处的 name 必须是唯一的，否则会被前一个覆盖掉。可以将其看做是一个将字段名作为值索引的 Map。

更复杂的对象，比如 Java 对象或数组就不能使用上面的方法来添加了。JsonObject 有另外一个 add() 方法，可以用来作为替代，如下所示：

// The variable 'book' is passed as a parameter to the serialize() method
    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);

首先创建一个 JsonArray 对象，然后将所有 authors 添加进去。和 Java 不同的是，初始化 JsonArray 时不需要指定数组的大小。事实上，抛开这个类的名字不看，可以将 JsonArray 类更多地看做是一个 list 而非 array。最后将 jsonAuthorsArray  添加到 jsonObject 中。此处也可以在给 jsonAuthorsArray 添加元素之前，将其添加到 jsonObject 中。

在调用该序列化方法之前，我们需要将其注册到 Gson 中：

package com.javacreed.examples.gson.part1;import java.io.IOException;import com.google.gson.Gson;import com.google.gson.GsonBuilder;public class Main {  public static void main(final String[] args) throws IOException {    // 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);
  }
}

通过注册我们自己实现的序列化器，告诉 Gson 无论什么时候序列化 Book 类型的对象都使用该序列化器进行序列化。

在上面例子中，通过调用 set prettying printing 方法还告诉了 Gson 对生成的 JSON 对象进行格式化，如下所示：

gsonBuilder.setPrettyPrinting();

虽然这对于调试和教程非常有用，但请不要在生产环境中这样用，因为可能会因此产生更大的 JSON 对象（文本的大小）。除此之外，由于 Gson 必须要格式化 JSON 对象，即对其进行相应的缩进，pretty printing 会有一些性能方面的消耗。

运行上面的代码可以得到预期的 JSON 对象。对我们的第一个例子做个总结，即怎样自定义 Gson 序列化器将 Java 对象序列化为 JSON 对象。下一章将会讲到怎样使用 Gson 序列化嵌套对象。

嵌套对象

接下来的例子将会描述怎么序列化嵌套对象。所谓嵌套对象是指在其它对象内部的对象。在此我们将会引入一个新的实体：author。形成了这样一个包含 title 和 ISBN 连同 author 列表的 book。在这个例子中将会得到一个包含新实体的 JSON 对象，与前面的JSON对象不同，就像下面那样：

{  "title": "Java Puzzlers: Traps, Pitfalls, and Corner Cases",  "isbn": "032133678X",  "authors": [
    {      "id": 1,      "name": "Joshua Bloch"
    },
    {      "id": 2,      "name": "Neal Gafter"
    }
  ]
}

注意，前一个例子中 authors 只是一个简单的字符数组：

"authors": [    "Joshua Bloch",    "Neal Gafter"
  ]

这个例子中的 authors 是一个 JSON 对象，而不仅仅只是一个基本类型。

{      "id": 1,      "name": "Joshua Bloch"
    }

author 的 JSON对象有一个 id 和一个 name字段。下面是 Author 类。

package com.javacreed.examples.gson.part2;public class Author {  private int id;  private String name;  // Methods removed for brevity}

这个类非常简单，由两个字段组成，并且都是原始类型。Book 类被修改为使用 Author 类，如下所示：

package com.javacreed.examples.gson.part2;public class Book {  private Author[] authors;  private String isbn;  private String title;  // Methods removed for brevity}

author 字段从一个 integer 数组变成了一个 Author 数组。因此必须修改下 BookSerialiser 类来兼容这一改变，如下：

package com.javacreed.examples.gson.part2;import java.lang.reflect.Type;import com.google.gson.JsonElement;import com.google.gson.JsonObject;import com.google.gson.JsonSerializationContext;import com.google.gson.JsonSerializer;public class BookSerialiser implements JsonSerializer<Book> {  @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", book.getIsbn());    final JsonElement jsonAuthros = context.serialize(book.getAuthors());
    jsonObject.add("authors", jsonAuthros);    return jsonObject;
  }
}

authors 的序列化由 context（作为 serialize() 方法的一个参数被传进来，是 JsonSerializationContext 的实例） 来完成。context 将会序列化给出的对象，并返回一个 JsonElement。同时 context 也会尝试找到一个可以序列化当前对象的序列化器。如果没有找到，其将会使用默认的序列化器。目前，我们还不会为 Author 类实现一个序列化器，仍然会使用默认实现作为替代。

package com.javacreed.examples.gson.part2;import java.io.IOException;import com.google.gson.Gson;import com.google.gson.GsonBuilder;public class Main {  public static void main(final String[] args) throws IOException {    // Configure GSON
    final GsonBuilder gsonBuilder = new GsonBuilder();
    gsonBuilder.registerTypeAdapter(Book.class, new BookSerialiser());
    gsonBuilder.setPrettyPrinting();    final Gson gson = gsonBuilder.create();    final Author joshuaBloch = new Author();
    joshuaBloch.setId(1);
    joshuaBloch.setName("Joshua Bloch");    final Author nealGafter = new Author();
    nealGafter.setId(2);
    nealGafter.setName("Neal Gafter");    final Book javaPuzzlers = new Book();
    javaPuzzlers.setTitle("Java Puzzlers: Traps, Pitfalls, and Corner Cases");
    javaPuzzlers.setIsbn("032133678X");
    javaPuzzlers.setAuthors(new Author[] { joshuaBloch, nealGafter });    final String json = gson.toJson(javaPuzzlers);
    System.out.println(json);
  }
}

上面的例子创建并配置 Gson 使用自定义的 BookSerialiser 进行序列化。我们创建了两个 author 对象和一个 book 对象，并序列化该 book 对象。这样将会得到在章节开始时展示的 JSON 对象。

完整起见，下面是一个 Author 类的序列化器：

package com.javacreed.examples.gson.part2;import java.lang.reflect.Type;import com.google.gson.JsonElement;import com.google.gson.JsonObject;import com.google.gson.JsonSerializationContext;import com.google.gson.JsonSerializer;public class AuthorSerialiser implements JsonSerializer<Author> {  @Override
  public JsonElement serialize(final Author author, final Type typeOfSrc, final JsonSerializationContext context) {    final JsonObject jsonObject = new JsonObject();
    jsonObject.addProperty("id", author.getId());
    jsonObject.addProperty("name", author.getName());    return jsonObject;
  }
}

上面的序列化器并没有引入什么新的特性，因此不需要再多做解释。如果想要使用这个新的序列器，需要将其注册到 GsonBuilder （Java Doc） 中。

本章对嵌套对象的序列化做了总结。可以将嵌套对象的序列化交给 context 处理，其在序列化时会顺带尝试找到一个合适的序列化器，并返回相应的 JsonElement。下一章也是最后一章将会讲如何处理对象引用的序列化。

对象引用

一个对象对其它对象的引用叫做对象引用，book 和 author 类之间的关系就是这样。同一个 author 可以有多本 book。例如 author Joshua Bloch（Author at Amazon）不止一本 book。在使用序列化器描述之前，我们将会清除重复的 author。

考虑下面这个例子：

package com.javacreed.examples.gson.part3;import java.io.IOException;import com.google.gson.Gson;import com.google.gson.GsonBuilder;public class Example1 {  public static void main(final String[] args) throws IOException {    // Configure GSON
    final GsonBuilder gsonBuilder = new GsonBuilder();
    gsonBuilder.setPrettyPrinting();    final Gson gson = gsonBuilder.create();    final Author joshuaBloch = new Author();
    joshuaBloch.setId(1);
    joshuaBloch.setName("Joshua Bloch");    final Author nealGafter = new Author();
    nealGafter.setId(2);
    nealGafter.setName("Neal Gafter");    final Book javaPuzzlers = new Book();
    javaPuzzlers.setTitle("Java Puzzlers: Traps, Pitfalls, and Corner Cases");
    javaPuzzlers.setIsbn("032133678X");
    javaPuzzlers.setAuthors(new Author[] { joshuaBloch, nealGafter });    final Book effectiveJava = new Book();
    effectiveJava.setTitle("Effective Java (2nd Edition)");
    effectiveJava.setIsbn("0321356683");
    effectiveJava.setAuthors(new Author[] { joshuaBloch });    final Book[] books = new Book[] { javaPuzzlers, effectiveJava };    final String json = gson.toJson(books);
    System.out.println(json);
  }
}

两个作者和两本书，其中一个作者在两本书中都有。注意，有两个 author 对象而不是三个，代表 Joshua Bloch 的实例被两个 book 对象共享。最后注意，我们故意没有使用任何自定义的序列化器。下面是执行上面代码的结果。

[
  {    "authors": [
      {        "id": 1,        "name": "Joshua Bloch"
      },
      {        "id": 2,        "name": "Neal Gafter"
      }
    ],    "isbn": "032133678X",    "title": "Java Puzzlers: Traps, Pitfalls, and Corner Cases"
  },
  {    "authors": [
      {        "id": 1,        "name": "Joshua Bloch"
      }
    ],    "isbn": "0321356683",    "title": "Effective Java (2nd Edition)"
  }
]

得到了两个 book 类型的 JSON 和三个 author 类型的 JSON。而对于author：Joshua Bloch 是重复的。

 {        "id": 1,        "name": "Joshua Bloch"
      }

这会使得 JSON 对象明显变大，尤其是对更复杂的对象。理想情况下，book 的 JSON 对象应该只包含 author 的 id 而不是整个对象。这类似于关系型数据库中 book 表有一个外键关联到 author 表。

Book 类将会被修改为包含一个只返回 author 的 id 的方法，如下：

package com.javacreed.examples.gson.part3;public class Book {  private Author[] authors;  private String isbn;  private String title;  public Author[] getAuthors() {    return authors;
  }  public int[] getAuthorsIds() {    final int[] ids = new int[authors.length];    for (int i = 0; i < ids.length; i++) {
      ids[i] = authors[i].getId();
    }    return ids;
  }// Other methods removed for brevity}

当序列化 book 时，使用 author 的 id 代替整个 author 对象，如下：

package com.javacreed.examples.gson.part3;import java.lang.reflect.Type;import com.google.gson.JsonElement;import com.google.gson.JsonObject;import com.google.gson.JsonSerializationContext;import com.google.gson.JsonSerializer;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", book.getIsbn());    final JsonElement jsonAuthros = context.serialize(book.getAuthorsIds());
    jsonObject.add("authors", jsonAuthros);    return jsonObject;
  }
}

下面是使用这个序列化器得到的结果：

[
  {    "title": "Java Puzzlers: Traps, Pitfalls, and Corner Cases",    "isbn": "032133678X",    "authors": [      1,      2
    ]
  },
  {    "title": "Effective Java (2nd Edition)",    "isbn": "0321356683",    "authors": [      1
    ]
  }
]

现在我们使用 author 的 id 代替了整个 author。这一做法使得其比前一个有更小的空间占用。对于更大的对象将产生巨大的影响。

这个例子是整篇文章关于序列化的总结。从中我们学会了怎么使用默认或自定义的序列化选项，将 Java 对象序列化为 JSON 字符串。