如何保持json序列化的順序性？
說到j(luò)son,相信沒有人會陌生,我們天天都在用。那么，我們來討論個問題，json有序嗎？是誰來決定的呢？如何保持？
說到底，json是框架還是啥？實際上它只是一個數(shù)據(jù)格式，一個規(guī)范標準，它永遠不會限制實現(xiàn)方的任何操作，即不會自行去保證什么順序性之類的。json的格式僅由寫入數(shù)據(jù)的一方?jīng)Q定其長像如何。而數(shù)據(jù)讀取一方，則按照json的協(xié)議標準進行解析，即可理解原數(shù)據(jù)的含義。json擁有較為豐富的數(shù)據(jù)格式，所以對當前應(yīng)用還是比較友好的。
那么，我們?nèi)绾翁幚韏son的順序性呢？
1：保持json有序的思路
首先，我們要澄清有序性的概念：從某種程度上，我們可以把json看作是一個個的kv組成的數(shù)據(jù)，從這個層面上來講，我們可以把有序性定義為json的key保持有序，先假設(shè)為字典序吧，那么就說這個json數(shù)據(jù)是有序的。
其次，因為json的數(shù)據(jù)支持嵌套，所以，我們應(yīng)該需要保持每一層的數(shù)據(jù)都有序，才是完整有序的。
ok, 理解完有序的概念，下面我們來看看如何實現(xiàn)有序？
json本身是不可能保持有序了，所以，當我們自行寫入json數(shù)據(jù)時，只需要按照 abcde... 這種key順序?qū)懭霐?shù)據(jù)，那么得到的最終json就是有序的。
但我們一般都是使用對象進行程序變換的，所以，就應(yīng)該要從對象中取出有序的key, 然后序列化為json.
這里保持有序，至少有兩個層面的有序：1. kv形式的key的有序; 2. 列表形式的數(shù)據(jù)有序; 還有其他可能非常復(fù)雜的有序性需求，比如按照某字段有序，倒序。。。
所以，想保持json有序很簡單，保證有序?qū)懭刖涂梢粤恕＃菜频扔跊]有說哦）
2. 保持json有序的應(yīng)用場景舉例
為什么要保持json有序呢？json相當于kv數(shù)據(jù)，一般情況下我們是不需要保證有序的，但有些特殊情況下也許有用。比如我有兩份json數(shù)據(jù)，我想比較它們是否是相等的時候！
比如第一份數(shù)據(jù)是 {"a":1, "b":2}, 第二份數(shù)據(jù)是 {"b":2, "a":1}, 那么你說這兩份數(shù)據(jù)是否是相等的呢？相等或不相等依據(jù)是啥？
如果對于固定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的json, 那么也許我們可以直接取出每個key的值，然后進行比較，全部相等則相等成立，否則不相等。
但對于json本身就是各種不確定的數(shù)據(jù)組成，如果我們限制死必須取某些key, 那么這個通用性就很差了。所以，我們要想比較兩個json是否相等，還應(yīng)該要有另外的依據(jù)。
另外，當我們將有序json寫入文件之后，當key的數(shù)據(jù)非常多時，有序?qū)嶋H上可以輔助我們快速找到對應(yīng)的key所在的位置。這是有序性帶來的好處，快速查找！
比如下面的例子，對比兩個結(jié)果集是否相等，你覺得結(jié)果當如何呢？
@Testpublic void testJsonObjectOrder() {String res1, res2;List<Map<String, Object>> nList;Map<String, Object> data = new HashMap<>();data.put("d", "cd");data.put("a", 1);data.put("b", 0.45);data.put("total", 333);List<Map<String, Object>> list = new ArrayList<>();Map<String, Object> item1 = new HashMap<>();item1.put("aa", 1);item1.put("ee", 5);item1.put("bb", 6);item1.put("nn", null);list.add(item1);Map<String, Object> item2 = new HashMap<>();item2.put("xxx", "000");item2.put("q", 2);item2.put("a", "aa");list.add(item2);data.put("sub", list);Map<String, Object> nData = new HashMap<>(data);nData.put("c", null);nData.put("abc", null);res1 = JSONObject.toJSONString(data);res2 = JSONObject.parseObject(JSONObject.toJSONString(nData)).toJSONString();Assert.assertEquals("序列化結(jié)果不相等default", res1, res2);res2 = JSONObject.toJSONString(JSONObject.parseObject(JSONObject.toJSONString(nData, SerializerFeature.SortField)),SerializerFeature.SortField);Assert.assertEquals("序列化結(jié)果不相等sort", res1, res2);nList = new ArrayList<>();nList.add(item2);nList.add(item1);nData.put("sub", nList);res2 = JSONObject.parseObject(JSONObject.toJSONString(nData)).toJSONString();Assert.assertEquals("序列化結(jié)果不相等array", res1, res2);}
以上是fastjson庫進行json序列化的處理方式，json的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)大部分使用可以用map進行等價，除了純數(shù)組的結(jié)構(gòu)以外。以上測試中，除了最后一個array的位置調(diào)換，導(dǎo)致的結(jié)果不一樣之外，總體還是相等的。糾其原因，是因為原始數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一致的，而fastjson從一定程度上維持了這個有序性。
3. fastjson維護json的有序性的實現(xiàn)
很顯然，讓我們自行寫json的工具類，還是有一定的難度的，至少要想高效完整地寫json是困難的。所以，一般我們都是借助一些現(xiàn)有的開源類庫。
上一節(jié)中說到，fastjson維護了json一定的順序性，但是并非完整維護了順序性，它的順序性要體現(xiàn)在，相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)序列化的json，總能得到相同的反向的相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。比如，ArrayList 的順序性被維護，map的順序性被維護。
但是很明顯，這些順序性是根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特性而定的，而非所謂的字典序，那么，如果我們想維護一個保持字典序的json如何處理呢？看看下面的實現(xiàn)：
public class JsonObjectTest {@Testpublic void testJsonObjectOrder() {String res1, res2;List<Map<String, Object>> nList;Map<String, Object> data = new HashMap<>();data.put("d", "cd");data.put("a", 1);data.put("b", 0.45);data.put("total", 333);List<Map<String, Object>> list = new ArrayList<>();Map<String, Object> item1 = new HashMap<>();item1.put("aa", 1);item1.put("ee", 5);item1.put("bb", 6);item1.put("nn", null);list.add(item1);Map<String, Object> item2 = new HashMap<>();item2.put("xxx", "000");item2.put("q", 2);item2.put("a", "aa");list.add(item2);data.put("sub", list);Map<String, Object> nData = new HashMap<>(data);nData.put("c", null);nData.put("abc", null);res1 = JSONObject.toJSONString(data);res2 = JSONObject.parseObject(JSONObject.toJSONString(nData)).toJSONString();Assert.assertEquals("序列化結(jié)果不相等default", res1, res2);res2 = JSONObject.toJSONString(JSONObject.parseObject(JSONObject.toJSONString(nData, SerializerFeature.SortField)),SerializerFeature.SortField);Assert.assertEquals("序列化結(jié)果不相等sort", res1, res2);res2 = JSONObject.toJSONString(JSONObject.parseObject(JSONObject.toJSONString(nData, SerializerFeature.WriteMapNullValue)),SerializerFeature.WriteMapNullValue);Assert.assertEquals("序列化結(jié)果不相等null", res1, res2);nList = new ArrayList<>();nList.add(item2);nList.add(item1);nData.put("sub", nList);res2 = JSONObject.parseObject(JSONObject.toJSONString(nData)).toJSONString();Assert.assertEquals("序列化結(jié)果不相等array", res1, res2);nList = new ArrayList<>();nList.add(item2);nList.add(item1);nData.put("sub", nList);res1 = transformDataToJSONAsOrderWay(data);res2 = transformDataToJSONAsOrderWay(nData);Assert.assertEquals("序列化結(jié)果不相等array-s", res1, res2);}/*** 將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為有序的集合*/private String transformDataToJSONAsOrderWay(Map<String, Object> data) {TreeMap<String, Object> transformedData = new TreeMap<>();for (Map.Entry<String, Object> entry : data.entrySet()) {if(entry.getValue() == null) {continue;}if(entry.getValue() instanceof List) {TreeMap<String, Integer> tmpMap = new TreeMap<>();List value = (List) entry.getValue();for (int i = 0; i < (value).size(); i++) {Object it1 = value.get(i);// 假設(shè)只支持二維數(shù)組嵌套tmpMap.put(transformDataToJSONAsOrderWay((Map<String, Object>) it1), i);}List<Object> orderedList = new ArrayList<>(tmpMap.size());for (Integer listNo : tmpMap.values()) {orderedList.add(value.get(listNo));}transformedData.put(entry.getKey(), orderedList);continue;}transformedData.put(entry.getKey(), entry.getValue());}return JSONObject.toJSONString(transformedData);}}
以上就是完整的基于fastjson實現(xiàn)的json字典序維持的實現(xiàn)了，其實就是 transformDataToJSONAsOrderWay() 方法，其原理也簡單，因fastjson的有序性，依賴于輸入的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，那么只要維護好輸入結(jié)構(gòu)的字典序就好了。TreeMap 是以字典序排序key的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，符合這需求，另外，將list這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)化為kv這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將整個item作為key排序后，再將其放入對應(yīng)位置，從而保證了整體的順序性。但這種list的順序性，不一定是大家所理解的字典序，但一定可以保證得到相同的順序。
另外，fastjson中還考慮了對于null值的處理，比如json中有null值的數(shù)據(jù)與沒有null值的數(shù)據(jù)，你說是相等呢還是不相等呢？
4. hashmap數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的順序迭代原理
map是一種kv型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲，一般可以認為其是無序的。但我們可以額外的維護一些屬性，以保證它能夠以某種順序輸出數(shù)據(jù)，順序性主要體現(xiàn)在進行迭代時，如使用 keyset(), values(), entrySet() 等方法。針對額外維護順序性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而言，其迭代自然是基于其額外字段。但針對無序的hashmap這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而言，我們知道其底層數(shù)據(jù)是根據(jù)hash值亂序存儲的。簡單來說就是根據(jù)一個hash值，然后求余定位到一個數(shù)組下標中。即對hashmap所分配的數(shù)組對象的下標，有可能有值，有可能沒有值，那么在做迭代的時候如何做呢？多次做迭代的順序一致嗎？一個最簡單的思路自然是依次遍歷數(shù)據(jù)的每個元素，直到數(shù)據(jù)的最大值。這樣，肯定是可以保證多次遍歷的順序性的。那么，hashmap是否是這樣實現(xiàn)的呢？
// java.util.HashMap#forEach@Overridepublic void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {Node<K,V>[] tab;if (action == null)throw new NullPointerException();if (size > 0 && (tab = table) != null) {int mc = modCount;// 1. 迭代所有數(shù)組元素// 2. 迭代hash沖突時的鏈表for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)action.accept(e.key, e.value);}if (modCount != mc)throw new ConcurrentModificationException();}}// java.util.HashMap.EntrySet#forEachpublic final void forEach(Consumer<? super Map.Entry<K,V>> action) {Node<K,V>[] tab;if (action == null)throw new NullPointerException();if (size > 0 && (tab = table) != null) {int mc = modCount;for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)action.accept(e);}if (modCount != mc)throw new ConcurrentModificationException();}}// keySet(), 換成了取key的處理// java.util.HashMap.KeySet#forEachpublic final void forEach(Consumer<? super K> action) {Node<K,V>[] tab;if (action == null)throw new NullPointerException();if (size > 0 && (tab = table) != null) {int mc = modCount;for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)action.accept(e.key);}if (modCount != mc)throw new ConcurrentModificationException();}}// values() 換成了取value的處理// java.util.HashMap.Values#forEachpublic final void forEach(Consumer<? super V> action) {Node<K,V>[] tab;if (action == null)throw new NullPointerException();if (size > 0 && (tab = table) != null) {int mc = modCount;for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)action.accept(e.value);}if (modCount != mc)throw new ConcurrentModificationException();}}
TreeMap基于key做排序處理，最符合有序性要求，其迭代實現(xiàn)如下：
// java.util.TreeMap#forEach@Overridepublic void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {Objects.requireNonNull(action);int expectedModCount = modCount;// 從最小的key開始取，進行二叉樹的中序遍歷// 因該二叉樹在插入時維護了有序性，進行遍歷時也就有了順序了for (Entry<K, V> e = getFirstEntry(); e != null; e = successor(e)) {action.accept(e.key, e.value);if (expectedModCount != modCount) {throw new ConcurrentModificationException();}}}/*** Returns the successor of the specified Entry, or null if no such.*/static <K,V> TreeMap.Entry<K,V> successor(Entry<K,V> t) {if (t == null)return null;else if (t.right != null) {Entry<K,V> p = t.right;while (p.left != null)p = p.left;return p;} else {Entry<K,V> p = t.parent;Entry<K,V> ch = t;while (p != null && ch == p.right) {ch = p;p = p.parent;}return p;}}
LinkedHashMap是按照插入的順序排列的一種map, 它與ArrayList這種有序性有相似性，但相對難以理解一些。因為list這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，你說先插入哪個元素，后插入哪個元素，是顯而易見的。然而像map這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，你很想像它是先插入某元素，再插入另一個元素的，這是一種先入為主的概念導(dǎo)致的。但它并不影響我們理解map有序性的實現(xiàn)，LinkedHashMap的迭代實現(xiàn)如下：
// java.util.LinkedHashMap#forEachpublic void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {if (action == null)throw new NullPointerException();int mc = modCount;// 僅通過維護插入時的鏈表，即可實現(xiàn)有序迭代for (LinkedHashMap.Entry<K,V> e = head; e != null; e = e.after)action.accept(e.key, e.value);if (modCount != mc)throw new ConcurrentModificationException();}
ok, 到此我們分析了多個類型的map的有序性的實現(xiàn)。從內(nèi)部解釋了為什么我們使用TreeMap數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，就可以使json保持字典序了。因為fastjson在寫json數(shù)據(jù)時，針對map的寫入，就是通過entrySet()迭代元素進行寫入的了。
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作者：等你歸去來
出處：https://www.cnblogs.com/yougewe/p/14258485.html