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7.2 JSON 處理

JSON（Javascript Object Notation）是一種輕量級的資料交換語言，以文字為基礎，具有自我描述性且易於讓人閱讀。儘管 JSON 是 Javascript 的一個子集，但 JSON 是獨立於語言的文字格式，並且採用了類似於 C 語言家族的一些習慣。JSON 與 XML 最大的不同在於 XML 是一個完整的標記語言，而 JSON 不是。JSON 由於比 XML 更小、更快，更易解析，以及瀏覽器的內建快速解析支援，使得其更適用於網路資料傳輸領域。目前我們看到很多的開放平臺，基本上都是採用了 JSON 作為他們的資料互動的介面。既然 JSON 在 Web 開發中如此重要，那麼 Go 語言對 JSON 支援的怎麼樣呢？Go 語言的標準函式庫已經非常好的支援了 JSON，可以很容易的對 JSON 資料進行編、解碼的工作。

前一小節的運維的例子用 json 來表示，結果描述如下：

{"servers":[{"serverName":"Shanghai_VPN","serverIP":"127.0.0.1"},{"serverName":"Beijing_VPN","serverIP":"127.0.0.2"}]}

本小節餘下的內容將以此 JSON 資料為基礎，來介紹 go 語言的 json 套件對 JSON 資料的編、解碼。

解析 JSON

解析到結構體

假如有了上面的 JSON 串，那麼我們如何來解析這個 JSON 串呢？Go 的 JSON 套件中有如下函式

func Unmarshal(data []byte, v interface{}) error

透過這個函式我們就可以實現解析的目的，詳細的解析例子請看如下程式碼：

package main

import (
	"encoding/json"
	"fmt"
)

type Server struct {
	ServerName string
	ServerIP   string
}

type Serverslice struct {
	Servers []Server
}

func main() {
	var s Serverslice
	str := `{"servers":[{"serverName":"Shanghai_VPN","serverIP":"127.0.0.1"},{"serverName":"Beijing_VPN","serverIP":"127.0.0.2"}]}`
	json.Unmarshal([]byte(str), &s)
	fmt.Println(s)
}

在上面的範例程式碼中，我們首先定義了與 json 資料對應的結構體，陣列對應 slice，欄位名對應 JSON 裡面的 KEY，在解析的時候，如何將 json 資料與 struct 欄位相匹配呢？例如 JSON 的 key 是Foo，那麼怎麼找對應的欄位呢？

  • 首先查詢 tag 含有 Foo 的可匯出的 struct 欄位(首字母大寫)
  • 其次查詢欄位名是 Foo 的匯出欄位
  • 最後查詢類似 FOO 或者 FoO 這樣的除了首字母之外其他大小寫不敏感的匯出欄位

聰明的你一定注意到了這一點：能夠被賦值的欄位必須是可匯出欄位(即首字母大寫）。同時 JSON 解析的時候只會解析能找得到的欄位，找不到的欄位會被忽略，這樣的一個好處是：當你接收到一個很大的 JSON 資料結構而你卻只想取得其中的部分資料的時候，你只需將你想要的資料對應的欄位名大寫，即可輕鬆解決這個問題。

解析到 interface

上面那種解析方式是在我們知曉被解析的 JSON 資料的結構的前提下采取的方案，如果我們不知道被解析的資料的格式，又應該如何來解析呢？

我們知道 interface{} 可以用來儲存任意資料型別的物件，這種資料結構正好用於儲存解析的未知結構的 json 資料的結果。JSON 套件中採用 map[string]interface{} 和[]interface{}結構來儲存任意的 JSON 物件和陣列。Go 型別和 JSON 型別的對應關係如下：

  • bool 代表 JSON booleans,
  • float64 代表 JSON numbers,
  • string 代表 JSON strings,
  • nil 代表 JSON null.

現在我們假設有如下的 JSON 資料

b := []byte(`{"Name":"Wednesday","Age":6,"Parents":["Gomez","Morticia"]}`)

如果在我們不知道他的結構的情況下，我們把他解析到 interface{} 裡面

var f interface{}
err := json.Unmarshal(b, &f)

這個時候 f 裡面儲存了一個 map 型別，他們的 key 是 string，值儲存在空的 interface{} 裡

f = map[string]interface{}{
	"Name": "Wednesday",
	"Age":  6,
	"Parents": []interface{}{
		"Gomez",
		"Morticia",
	},
}

那麼如何來訪問這些資料呢？透過斷言的方式：

m := f.(map[string]interface{})

透過斷言之後，你就可以透過如下方式來訪問裡面的資料了

for k, v := range m {
	switch vv := v.(type) {
	case string:
		fmt.Println(k, "is string", vv)
	case int:
		fmt.Println(k, "is int", vv)
	case float64:
		fmt.Println(k,"is float64",vv)
	case []interface{}:
		fmt.Println(k, "is an array:")
		for i, u := range vv {
			fmt.Println(i, u)
		}
	default:
		fmt.Println(k, "is of a type I don't know how to handle")
	}
}

透過上面的範例可以看到，透過 interface{} 與 type assert 的配合，我們就可以解析未知結構的 JSON 數了。

上面這個是官方提供的解決方案，其實很多時候我們透過型別斷言，操作起來不是很方便，目前 bitly 公司開源了一個叫做 simplejson 的套件，在處理未知結構體的 JSON 時相當方便，詳細例子如下所示：

js, err := NewJson([]byte(`{
	"test": {
		"array": [1, "2", 3],
		"int": 10,
		"float": 5.150,
		"bignum": 9223372036854775807,
		"string": "simplejson",
		"bool": true
	}
}`))

arr, _ := js.Get("test").Get("array").Array()
i, _ := js.Get("test").Get("int").Int()
ms := js.Get("test").Get("string").MustString()

可以看到，使用這個函式庫操作 JSON 比起官方套件來說，簡單的多，詳細的請參考如下地址：https://github.com/bitly/go-simplejson

產生 JSON

我們開發很多應用的時候，最後都是要輸出 JSON 資料串，那麼如何來處理呢？JSON 套件裡面透過 Marshal 函式來處理，函式定義如下：

func Marshal(v interface{}) ([]byte, error)

假設我們還是需要產生上面的伺服器列表資訊，那麼如何來處理呢？請看下面的例子：

package main

import (
	"encoding/json"
	"fmt"
)

type Server struct {
	ServerName string
	ServerIP   string
}

type Serverslice struct {
	Servers []Server
}

func main() {
	var s Serverslice
	s.Servers = append(s.Servers, Server{ServerName: "Shanghai_VPN", ServerIP: "127.0.0.1"})
	s.Servers = append(s.Servers, Server{ServerName: "Beijing_VPN", ServerIP: "127.0.0.2"})
	b, err := json.Marshal(s)
	if err != nil {
		fmt.Println("json err:", err)
	}
	fmt.Println(string(b))
}

輸出如下內容：

{"Servers":[{"ServerName":"Shanghai_VPN","ServerIP":"127.0.0.1"},{"ServerName":"Beijing_VPN","ServerIP":"127.0.0.2"}]}

我們看到上面的輸出欄位名的首字母都是大寫的，如果你想用小寫的首字母怎麼辦呢？把結構體的欄位名改成首字母小寫的？JSON 輸出的時候必須注意，只有匯出的欄位才會被輸出，如果修改欄位名，那麼就會發現什麼都不會輸出，所以必須透過 struct tag 定義來實現：

type Server struct {
	ServerName string `json:"serverName"`
	ServerIP   string `json:"serverIP"`
}

type Serverslice struct {
	Servers []Server `json:"servers"`
}

透過修改上面的結構體定義，輸出的 JSON 串就和我們最開始定義的 JSON 串保持一致了。

針對 JSON 的輸出，我們在定義 struct tag 的時候需要注意的幾點是:

  • 欄位的 tag 是"-"，那麼這個欄位不會輸出到 JSON
  • tag 中帶有自訂名稱，那麼這個自訂名稱會出現在 JSON 的欄位名中，例如上面例子中 serverName
  • tag 中如果帶有"omitempty"選項，那麼如果該欄位值為空，就不會輸出到 JSON 串中
  • 如果欄位型別是 bool, string, int, int64 等，而 tag 中帶有",string"選項，那麼這個欄位在輸出到 JSON 的時候會把該欄位對應的值轉換成 JSON 字串

舉例來說：

type Server struct {
	// ID 不會匯出到 JSON 中
	ID int `json:"-"`

	// ServerName2 的值會進行二次 JSON 編碼
	ServerName  string `json:"serverName"`
	ServerName2 string `json:"serverName2,string"`

	// 如果 ServerIP 為空，則不輸出到 JSON 串中
	ServerIP   string `json:"serverIP,omitempty"`
}

s := Server {
	ID:         3,
	ServerName:  `Go "1.0" `,
	ServerName2: `Go "1.0" `,
	ServerIP:   ``,
}
b, _ := json.Marshal(s)
os.Stdout.Write(b)

會輸出以下內容：

{"serverName":"Go \"1.0\" ","serverName2":"\"Go \\\"1.0\\\" \""}

Marshal 函式只有在轉換成功的時候才會回傳資料，在轉換的過程中我們需要注意幾點：

  • JSON 物件只支援 string 作為 key，所以要編碼一個 map，那麼必須是 map[string]T 這種型別(T 是 Go 語言中任意的型別)
  • Channel, complex 和 function 是不能被編碼成 JSON 的
  • 巢狀的資料是不能編碼的，不然會讓 JSON 編碼進入無窮遞迴
  • 指標在編碼的時候會輸出指標指向的內容，而空指標會輸出 null

本小節，我們介紹了如何使用 Go 語言的 json 標準套件來編解碼 JSON 資料，同時也簡要介紹了如何使用第三方套件go-simplejson來在一些情況下簡化操作，學會並熟練運用它們將對我們接下來的 Web 開發相當重要。

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