序列化一个对象才是正经事
对象的序列化和反序列化是我们日常编码中一个非常基础的需求,尤其是对一个对象的json encode/decode操作。每一个平台都会有相关的库来帮助开发者方便得进行这两个操作,比如Java平台上赫赫有名的GSON,阿里巴巴开源的fastJson等等。
而在flutter上,借助官方提供的JsonCodec,只能对primitive/Map/List这三种类型进行json的encode/decode操作,对于复杂类型,JsonCodec提供了receiver
/toEncodable
两个函数让使用者手动“打包”和“解包”。
显然,JsonCodec提供的功能看起来相当的原始,在闲鱼app中存在着大量复杂对象序列化需求,如果使用这个类,就会出现集体“带薪序列化”的盛况,而且还无法保证正确性。
来自官方推荐
聪明如Google官方,当然不会坐视不理。json_serializable的出现就是官方给出的推荐,它借助Dart Build System中的build_runner和json_annotation库,来自动生成fromJson
/toJson
函数内容。(关于使用build_runner生成代码的原理,之前兴往同学的文章已经有所提及)
关于如何使用json_serializable网上已经有很多文章了,这里只简单提一些步骤:
- Step 1 创建一个实体类
- Step 2 生成代码:
来让build runner生成序列化代码。运行完成后文件夹下会出现一个xxx.g.dart文件,这个文件就是生成后的文件。
- Step 3 代理实现:
把fromJson和toJson操作代理给上面生成出来的类
我们为什么不用这个实现
json_serializable完美实现了需求,但它也有不满足需求的一面:
- 使用起来有些繁琐,多引入了一个类
- 很重要的一点是,大量的使用"as"会给性能和最终产物大小产生不小的影响。实际上闲鱼内部的《flutter编码规范》中,是不建议使用"as"的。(对包大小的影响可以参见三笠同学的文章,同时dart linter也对as的性能影响有所描述)
一种正经的方式
基于上面的分析,很明显的,需要一种新的方式来解决我们面临的问题,我们暂且叫它,fish-serializable
需要实现的功能
我们首先来梳理一下,一个序列化库需要用到:
- 获取可序列化对象的所有field以及它们的类型信息
- 能够构造出一个可序列化对象,并对它里面的fields赋值,且类型正确
- 支持自定义类型
- 最好能够解决泛型的问题,这会让使用更加方便
- 最好能够轻松得在不同的序列化/反序列化方式中切换,例如json和protobuf。
困难在哪里
- flutter禁用了dart:mirrors,反射API无法使用,也就无法通过反射的方式new一个instance、扫描class的fields。
- 泛型的问题由于dart不进行类型擦出,可以获取,但泛型嵌套后依然无法解开。
Let's rock
无法使用dart:mirrors是个“硬”问题,没有反射的支持,类的内容就是一个黑盒。于是我们在迈出第一步的时候就卡壳了- -!
这个时候笔者脑子里闪过了很多画面,白驹过隙,乌飞兔走,啊,不是...是c++,c++作为一种无法使用反射的语言,它是如何实现对象的 序列化/反序列化 操作的呢?
一顿搜索猛如虎之后,发现大神们使用创建类对象的回调函数配合宏的方式来实现c++中类似反射这样的操作。
这个时候,笔者又想到了曾经朝夕相处的Android(现在已经变成了flutter),Android中的Parcelable序列化协议就是一个很好的参照,它通过writeXXX
APIs将类的数据写入一个中间存储进行序列化,再通过readXXX
APIs进行反序列化,这就解决了我们上面提到的第一个问题,既如何将一个类的“黑盒子”打开。
同时,Parcelable协议中还需要使用者提供一个叫做CREATOR
的静态内部类,用来在反序列化的时候反射创建一个该类的对象或对象数组,对于没有反射可用的我们来说,用c++的那种回调函数的方式就可以完美解决反序列化中对象创建的问题。
于是最终我们的基本设计就是:
- ValueHolder
这是一个数据中转存储的基类,它内部的writeXXX APIs提供展开类内部的fields的能力,而readXXX则
用来将ValueHolder中的内容读取赋值给类的fields。
readList/readMap/readSerializable函数中的type argument,我们把它作为外部想要解释数据的
方式,比如readSerializable(key: 'object'),表示外部想要把key为object的值解释为T类
型。
- FishSerializable
FishSerializable是一个interface,creator是个一个get函数,用来返回一个“创建类对象的回调”,
writeTo函数则用来在反序列化的时候放置ValueHoder->fields的代码。
- JsonSerializer
它继承于FishSerializer接口,实现了encode/decode函数,并额外提供encodeToMap和
decodeFromMap功能。JsonSerializer类似JsonCodec,直接面向使用者用来json encode/decode
以上,我们已经基本做好了一个flutter上支持对象序列化/反序列化操作的库的基本架构设计,对象的序列化过程可以简化为:
由于ValueHolder
中间存储的存在,我们可以很方便得切换 序列化/反序列器,比如现有的JsonSerializer
用来实现json的encode/decode,如果有类似protobuf的需求,我们则可以使用ProtoBufSerializer
来将ValueHolder
中的内容转换成我们需要的格式。
困难是不存在的
有了基本的结构设计之后,实现的过程并非一帆风顺。
如何匹配类型?
为了能支持泛型容器的解析,我们需要类似下面这样的逻辑:
List list
= holder.readList(key: 'list');
List readList({String key}){
List list = _read(key);
}
E _flattenList(List list){
list?.map((dynamic item){
// 比较E是否属于某个类型,然后进行对应类型的转换
});
}
在Java中,可以使用Class#isAssignableFrom
,而在flutter中,我们没有发现类似功能的API提供。而且,如果做下面这个测试,你还会发现一些很有意思的细节:
void main() {
print('int test');
test(1);
print('\r\nint list test');
test>([]);
print('\r\nobject test');
test>(A());
}
void test(T t){
print(T);
print(t.runtimeType);
print(T == t.runtimeType);
print(identical(T, t.runtimeType));
}
class A{
}
输出的结果是:
可以看到,对于List这样的容器类型,函数的type argument与instance的runtimeType无法比较,当然如果使用t is T
,是可以返回正确的值的,但需要构造大量的对象。所以基本上,我们无法进行类型匹配然后做类型转换。
如何解析泛型嵌套?
接下去就是如何分解泛型容器嵌套的问题,考虑如下场景:
Map> listMap;
listMap = holder.readMap>(key: 'listMap');
readMap中得到的value type是一个List
,而我们没有API去切割这个type argument。
所以我们采用了一种比较“笨”也相对实用的方式。我们使用字符串切割了type argument,比如:
List => [List, List, int]
然后在内部展开List
或Map
的时候,使用字符串匹配的方式匹配类型,在目前的使用中,完美得支持了标准List
和Map
容器互相嵌套。但目前无法支持标准List
和Map
之外的其他容器类型。
What's more
IDE插件辅助
写过Android的Parcelable的同学应该有种很深刻的体会,Parcelable协议中有大量的“机械”代码需要写,类似设计的fish-serializable
也一样。
为了不被老板和使用库的同学打死,同时开发了fish-serializable-intelij-plugin
来自动生成这些“机械”代码。
与json_serializable的对比
-
fish-serializable
在使用上配合IDE插件,减少了大量的"as"操作符的使用,同时在步骤上也更加简短方便。 - 相比于
json_annotation
生成的代码,fish-serializable
生成的代码也更具可读性,方便手动修改一些代码实现。 -
fish-serializable
可以通过手动接管 序列化/反序列化 过程的方式完美兼容json_annotation
等其他方案。
目前闲鱼app中已经开始大量使用。
开源计划
fish-serializable
和fish-serializable-intelij-plugin
都在开源计划中,相信不久就可以与大家见面,尽请期待~
本文作者:闲鱼技术-海潴
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