2. 妈呀，Jackson原来是这样写JSON的
没有人永远18岁，但永远有人18岁。本文已被 https://www.yourbatman.cn 收录，里面一并有Spring技术栈、MyBatis、JVM、中间件等小而美的专栏供以免费学习。关注公众号【BAT的乌托邦】逐个击破，深入掌握，拒绝浅尝辄止。
目录
- 前言
- 版本约定
- 工程结构
- 正文
- 概念解释：流式、增量模式、JsonToken
- JsonGenerator使用Demo
- JsonGenerator详细介绍
- 关键API
- 写JSON Key
- 写JSON Value
- 字符串
- 数字
- 对象（JSON 对象）
- 数组
- 布尔和null
- 组合写JSON Key和Value
- 其它写方法
- 思考题
- 总结
- 关注A哥
前言
各位好，我是A哥(YourBatman)。上篇文章 整体介绍了世界上最好的JSON库 – Jackson，对它有了整体了解：知晓了它是个生态，其它的仅是个JSON库而已。
有人说Jackson小众？那么请先看看上篇文章吧。学Jackson性价比特别高，因为它使用广泛、会的人少，因此在团队内如果你能精通，附加价值的效应就会非常明显了…
我挠头想了想，本系列来不了虚的，只能肝。本系列教程不仅仅教授基本使用，目标是搞完后能够解决日常99.99%的问题，毕竟每个小团队都最好能有某些方面的小专家，毕竟大家都不乏遇见过一个技术问题卡一天的情况。只有从底层把握，方能游刃有余。
命名为core的模块一般都不简单，jackson-core自然也不例外。它是三大核心模块之一，并且是核心中的核心，提供了对JSON数据的完整支持（包括各种读、写）。它是三者中最强大的模块，具有最低的开销和最快的读/写操作。
此模块提供了最具底层的Streaming JSON解析器/生成器，这组流式API属于Low-Level API，具有非常显著的特点：
- 开销小，损耗小，性能极高
- 因为是Low-Level API，所以灵活度极高
- 又因为是Low-Level API，所以易错性高，可读性差
jackson-core模块提供了两种处理JSON的方式（纵缆整个Jackson共三种）：
- 流式API：读取并将JSON内容写入作为离散事件 ->
JsonParser读取数据，而JsonGenerator负责写入数据 - 树模型：JSON文件在内存里以树形式表示。此种方式也很灵活，它类似于XML的DOM解析，层层嵌套的
作为“底层”技术，应用级开发中确实接触不多。为了引起你的重视，提前预告一下：Spring MVC对JSON消息的转换器AbstractJackson2HttpMessageConverter它就用到了底层流式API -> JsonGenerator写数据。想不想拿下Spring呢？我想你的答案应该是Yes吧~
相信做难事必有所得，你我他都会用的技术、都能解决的问题，那绝成不了你的核心竞争力，自然在团队内就难成发光体。
版本约定
原则：均选当前最新版本（忽略小版本）
- Jackson版本：
2.11.0 - Spring Framework版本：
5.2.6.RELEASE - Spring Boot版本：
2.3.0.RELEASE- 内置的Jackson和Spring版本均和保持一致，避免了版本交叉
说明：类似2.11.0和2.11.x这种小版本号的差异，你权可认为没有区别
工程结构
鉴于是首次展示工程示例代码，将基本结构展示如下：
全部源码地址在本系列的最后一篇文章中会全部公示出来
正文
Jackson提供了一种对性能有极致要求的方式：流式API。它用于对性能有极致要求的场景，这个时候就可以使用此种方式来对JSON进行读写。
概念解释：流式、增量模式、JsonToken
- 流式（Streaming）：此概念和Java8中的Stream流是不同的。这里指的是IO流，因此具有最低的开销和最快的读/写操作（记得关流哦）
- 增量模式（incremental mode）：它表示每个部分一个一个地往上增加，类似于垒砖。使用此流式API读写JSON的方式使用的均是增量模式
- JsonToken：每一部分都是一个独立的Token（有不同类型的Token），最终被“拼凑”起来就是一个JSON。这是流式API里很重要的一个抽象概念。
关于增量模式和Token概念，在Spirng的SpEL表达式中也有同样的概念，这在Spring相关专栏里你将会再次体会到
本文将看看它是如何写JSON数据的，也就是JsonGenerator。
JsonGenerator使用Demo
JsonGenerator定义用于编写JSON内容的公共API的基类（抽象类）。实例使用的工厂方法创建，也就是JsonFactory。
小贴士：纵观整个Jackson，它更多的是使用抽象类而非接口，这是它的一大“特色”。因此你熟悉的面向接口编程，到这都要转变为面向抽象类编程喽。
话不多说，先来一个Demo感受一把：
@Test
public void test1() throws IOException {
JsonFactory factory = new JsonFactory();
// 本处只需演示，向控制台写（当然你可以向文件等任意地方写都是可以的）
JsonGenerator jsonGenerator = factory.createGenerator(System.out, JsonEncoding.UTF8);
try {
jsonGenerator.writeStartObject(); //开始写，也就是这个符号 {
jsonGenerator.writeStringField("name", "YourBatman");
jsonGenerator.writeNumberField("age", 18);
jsonGenerator.writeEndObject(); //结束写，也就是这个符号 }
} finally {
jsonGenerator.close();
}
}
因为JsonGenerator实现了AutoCloseable接口，因此可以使用try-with-resources优雅关闭资源（这也是推荐的使用方式），代码改造如下：
@Test
public void test1() throws IOException {
JsonFactory factory = new JsonFactory();
// 本处只需演示，向控制台写（当然你可以向文件等任意地方写都是可以的）
try (JsonGenerator jsonGenerator = factory.createGenerator(System.out, JsonEncoding.UTF8)) {
jsonGenerator.writeStartObject(); //开始写，也就是这个符号 {
jsonGenerator.writeStringField("name", "YourBatman");
jsonGenerator.writeNumberField("age", 18);
jsonGenerator.writeEndObject(); //结束写，也就是这个符号 }
}
}
运行程序，控制台输出：
{"name":"YourBatman","age":18}
这是最简使用示例，这也就是所谓的序列化底层实现，从示例中对增量模式能够有所感受吧。
纯手动档有木有，灵活性和性能极高，但易出错。这就像头文字D的赛车一样，先要速度、高性能、灵活性，那必须上手动档。
JsonGenerator详细介绍
JsonGenerator是个抽象类，它的继承体系如下：
WriterBasedJsonGenerator：基于java.io.Writer处理字符编码（话外音：使用Writer输出JSON）- 因为UTF-8编码基本标准化了，因此Jackson内部也提供了
SegmentedStringWriter/UTF8Writer来简化操作
- 因为UTF-8编码基本标准化了，因此Jackson内部也提供了
UTF8JsonGenerator：基于OutputStream + UTF-8处理字符编码（话外音：明确指定了使用UTF-8编码把字节变为字符）
默认情况下（不指定编码），Jackson默认会使用UTF-8进行编码，也就是说会使用UTF8JsonGenerator作为实际的JSON生成器实现类，具体逻辑将在讲述JsonFactory章节中有所体现，敬请关注。
值得注意的是，抽象基类JsonGenerator它只负责JSON的生成，至于把生成好的JSON写到哪里去它并不关心。比如示例中我给写到了控制台，当然你也可以写到文件、写到网络等等。
Spring MVC中的JSON消息转换器就是向
HttpOutputMessage（网络输出流）里写JSON数据
关键API
JsonGenerator虽然仅是抽象基类，但Jackson它建议我们使用JsonFactory工厂来创建其实例，并不需要使用者去关心其底层实现类，因此我们仅需要面向此抽象类编程即可，此为对使用者非常友好的设计。
对于JSON生成器来说，写方法自然是它的灵魂所在。众所周知，JSON属于K-V数据结构，因此针对于一个JSON来说，每一段都k额分为写key和写value两大阶段。
写JSON Key
JsonGenerator一共提供了3个方法用于写JSON的key：
@Test
public void test2() throws IOException {
JsonFactory factory = new JsonFactory();
try (JsonGenerator jsonGenerator = factory.createGenerator(System.out, JsonEncoding.UTF8)) {
jsonGenerator.writeStartObject();
jsonGenerator.writeFieldName("zhName");
jsonGenerator.writeEndObject();
}
}
运行程序，输出：
{"zhName"}
可以发现，key可以独立存在（无需value），但value是不能独立存在的哦，下面你会看到效果。而3个方法中的其它2个方法：
public abstract void writeFieldName(SerializableString name) throws IOException;
public void writeFieldId(long id) throws IOException {
writeFieldName(Long.toString(id));
}
这两个方法，你可以忘了吧，记住writeFieldName()就足够了。
总的来说，写JSON的key非常简单的，这得益于JSON的key有且仅可能是String类型，所以情况单一。下面继续了解较为复杂的写Value的情况。
写JSON Value
我们知道在Java中数据存在的形式（类型）非常之多，比如String、int、Reader、char[]…，而在JSON中值的类型只能是如下形式：
- 字符串（如
{ "name":"YourBatman" }） - 数字（如
{ "age":18 }） - 对象（JSON 对象）（如
{ "person":{ "name":"YourBatman", "age":18}}） - 数组（如
{"names":[ "YourBatman", "A哥" ]}） - 布尔（如
{ "success":true }） - null（如：
{ "name":null }）
小贴士：像数组、对象等这些“高级”类型可以互相无限嵌套
很明显，Java中的数据类型和JSON中的值类型并不是一一对应的关系，那么这就需要JsonGenerator在写入时起到一个桥梁（适配）作用：
下面针对不同的Value类型分别作出API讲解，给出示例说明。在此之前，请先记住两个结论，会更有利于你理解示例：
- JSON的顺序，和你write的顺序保持一致
- 写任何类型的Value之前请记得先write写key，否则可能无效
字符串
可把Java中的String类型、Reader类型、char[]字符数组类型等等写为JSON的字符串形式。
@Test
public void test3() throws IOException {
JsonFactory factory = new JsonFactory();
try (JsonGenerator jsonGenerator = factory.createGenerator(System.out, JsonEncoding.UTF8)) {
jsonGenerator.writeStartObject();
jsonGenerator.writeFieldName("zhName");
jsonGenerator.writeString("A哥");
jsonGenerator.writeFieldName("enName");
jsonGenerator.writeString("YourBatman");
jsonGenerator.writeEndObject();
}
}
运行程序，输出：
{"zhName":"A哥","enName":"YourBatman"}
数字
参考上例，不解释。
对象（JSON 对象）
@Test
public void test4() throws IOException {
JsonFactory factory = new JsonFactory();
try (JsonGenerator jsonGenerator = factory.createGenerator(System.out, JsonEncoding.UTF8)) {
jsonGenerator.writeStartObject();
jsonGenerator.writeFieldName("zhName");
jsonGenerator.writeString("A哥");
// 写对象（记得先写key 否则无效）
jsonGenerator.writeFieldName("person");
jsonGenerator.writeStartObject();
jsonGenerator.writeFieldName("enName");
jsonGenerator.writeString("YourBatman");
jsonGenerator.writeFieldName("age");
jsonGenerator.writeNumber(18);
jsonGenerator.writeEndObject();
jsonGenerator.writeEndObject();
}
}
运行程序，输出：
{"zhName":"A哥","person":{"enName":"YourBatman","age":18}}
对象属于一个比较特殊的value值类型，可以实现各种嵌套。也就是我们平时所说的JSON套JSON
数组
写数组和写对象有点类似，也会有先start再end的闭环思路。
如何向数组里写入Value值？我们知道JSON数组里可以装任何数据类型，因此往里写值的方法都可使用，形如这样：
@Test
public void test5() throws IOException {
JsonFactory factory = new JsonFactory();
try (JsonGenerator jsonGenerator = factory.createGenerator(System.out, JsonEncoding.UTF8)) {
jsonGenerator.writeStartObject();
jsonGenerator.writeFieldName("zhName");
jsonGenerator.writeString("A哥");
// 写数组（记得先写key 否则无效）
jsonGenerator.writeFieldName("objects");
jsonGenerator.writeStartArray();
// 1、写字符串
jsonGenerator.writeString("YourBatman");
// 2、写对象
jsonGenerator.writeStartObject();
jsonGenerator.writeStringField("enName", "YourBatman");
jsonGenerator.writeEndObject();
// 3、写数字
jsonGenerator.writeNumber(18);
jsonGenerator.writeEndArray();
jsonGenerator.writeEndObject();
}
}
运行程序，输出：
{"zhName":"A哥","objects":["YourBatman",{"enName":"YourBatman"},18]}
理论上JSON数组里的每个元素可以是不同类型，但原则上请确保是同一类型哦
对于JSON数组类型，很多时候里面装载的是数字或者普通字符串类型，因此JsonGenerator也很暖心的为此提供了专用方法（可以调用该方法来一次性便捷的写入单个数组）：
@Test
public void test6() throws IOException {
JsonFactory factory = new JsonFactory();
try (JsonGenerator jsonGenerator = factory.createGenerator(System.out, JsonEncoding.UTF8)) {
jsonGenerator.writeStartObject();
jsonGenerator.writeFieldName("zhName");
jsonGenerator.writeString("A哥");
// 快捷写入数组（从第index = 2位开始，取3个）
jsonGenerator.writeFieldName("values");
jsonGenerator.writeArray(new int[]{1, 2, 3, 4, 5, 6}, 2, 3);
jsonGenerator.writeEndObject();
}
}
运行程序，输出：
{"zhName":"A哥","values":[3,4,5]}
布尔和null
比较简单，JsonGenerator各提供了一个方法供你使用：
public abstract void writeBoolean(boolean state) throws IOException;
public abstract void writeNull() throws IOException;
示例代码：
@Test
public void test7() throws IOException {
JsonFactory factory = new JsonFactory();
try (JsonGenerator jsonGenerator = factory.createGenerator(System.out, JsonEncoding.UTF8)) {
jsonGenerator.writeStartObject();
jsonGenerator.writeFieldName("success");
jsonGenerator.writeBoolean(true);
jsonGenerator.writeFieldName("myName");
jsonGenerator.writeNull();
jsonGenerator.writeEndObject();
}
}
运行程序，输出：
{"success":true,"myName":null}
组合写JSON Key和Value
在写每个value之前，都必须写key。为了简化书写，JsonGenerator提供了二合一的组合方法，一个顶两：
@Test
public void test8() throws IOException {
JsonFactory factory = new JsonFactory();
try (JsonGenerator jsonGenerator = factory.createGenerator(System.out, JsonEncoding.UTF8)) {
jsonGenerator.writeStartObject();
jsonGenerator.writeStringField("zhName","A哥");
jsonGenerator.writeBooleanField("success",true);
jsonGenerator.writeNullField("myName");
// jsonGenerator.writeObjectFieldStart();
// jsonGenerator.writeArrayFieldStart();
jsonGenerator.writeEndObject();
}
}
运行程序，输出：
{"zhName":"A哥","success":true,"myName":null}
实际使用时，推荐使用这些组合方法去简化书写，毕竟新盖中盖高钙片，一片能顶过去2片，效率高。
其它写方法
如果说上面写方法是必修课，那下面的write写方法就当选修课吧。
writeRaw()和writeRawValue()：
该方法将强制生成器不做任何修改地逐字复制输入文本（包括不进行转义，也不添加分隔符，即使上下文[array，object]可能需要这样做）。如果需要这样的分隔符，请改用writeRawValue方法。
绝大多数情况下，使用writeRaw()就够了，writeRawValue的使用场景愈发的少
@Test
public void test9() throws IOException {
JsonFactory factory = new JsonFactory();
try (JsonGenerator jsonGenerator = factory.createGenerator(System.out, JsonEncoding.UTF8)) {
jsonGenerator.writeRaw("{'name':'YourBatman'}");
}
}
运行程序，输出：
{'name':'YourBatman'}
如果换成writeString()方法，结果为（请注意比较差异）：
"{'name':'YourBatman'}"
writeBinary()：
使用Base64编码把数据写进去。
writeEmbeddedObject()：
2.8版本新增的方法。看看此方法的源码你就知道它是什么意思，不解释：
public void writeEmbeddedObject(Object object) throws IOException {
// 01-Sep-2016, tatu: As per [core#318], handle small number of cases
if (object == null) {
writeNull();
return;
}
if (object instanceof byte[]) {
writeBinary((byte[]) object);
return;
}
throw new JsonGenerationException(...);
}
writeObject()（重要）：
写POJO，但前提是你必须给JsonGenerator指定一个ObjectCodec解码器才能正常work，否则抛出异常：
java.lang.IllegalStateException: No ObjectCodec defined for the generator, can only serialize simple wrapper types (type passed cn.yourbatman.jackson.core.beans.User)
at com.fasterxml.jackson.core.JsonGenerator._writeSimpleObject(JsonGenerator.java:2238)
at com.fasterxml.jackson.core.base.GeneratorBase.writeObject(GeneratorBase.java:391)
...
值得注意的是，Jackson里我们最为熟悉的API ObjectMapper它就是一个ObjectCodec解码器，具体我们在数据绑定章节会再详细讨论，下面我给出个简单的使用示例模拟一把：
准备一个User对象，以及解码器UserObjectCodec：
@Data
public class User {
private String name = "YourBatman";
private Integer age = 18;
}
// 自定义ObjectCodec解码器 用于把User写为JSON
// 因为本例只关注write写，因此只需要实现此这一个方法即可
public class UserObjectCodec extends ObjectCodec {
...
@Override
public void writeValue(JsonGenerator gen, Object value) throws IOException {
User user = User.class.cast(value);
gen.writeStartObject();
gen.writeStringField("name",user.getName());
gen.writeNumberField("age",user.getAge());
gen.writeEndObject();
}
...
}
测试用例：
@Test
public void test11() throws IOException {
JsonFactory factory = new JsonFactory();
try (JsonGenerator jsonGenerator = factory.createGenerator(System.err, JsonEncoding.UTF8)) {
jsonGenerator.setCodec(new UserObjectCodec());
jsonGenerator.writeObject(new User());
}
}
运行程序，输出：
{"name":"YourBatman","age":18}
这就是ObjectMapper的原理雏形，是不是开始着道了？
writeTree()：
顾名思义，它便是Jackson大名鼎鼎的树模型。可惜的是core模块并没有提供树模型TreeNode的实现，以及它也是得依赖于ObjectCodec才能正常完成解码。
方法用来编写给定的JSON树（表示为树，其中给定的JsonNode是根）。这通常只调用给定节点的writeObject，但添加它是为了方便起见，并使代码在专门处理树的情况下更显式。
可能你会想，已经有了writeObject()方法还要它干啥呢？这其实是蛮有必要的，因为有时候你并不想定义POJO时，就可以用它快速写/读数据，同时它也可以达到模糊掉类型的概念，做到更抽象和更公用。
说到模糊掉类型的的操作，你也可以辅以Spring的
AnnotationAttributes的设计和使用来理解
准备一个TreeNode的实现UserTreeNode：
public class UserTreeNode implements TreeNode {
private User user;
public User getUser() {
return user;
}
public UserTreeNode(User user) {
this.user = user;
}
...
}
UserObjectCodec改写如下：
public class UserObjectCodec extends ObjectCodec {
...
@Override
public void writeValue(JsonGenerator gen, Object value) throws IOException {
User user = null;
if (value instanceof User) {
user = User.class.cast(value);
} else if (value instanceof TreeNode) {
user = UserTreeNode.class.cast(value).getUser();
}
gen.writeStartObject();
gen.writeStringField("name", user.getName());
gen.writeNumberField("age", user.getAge());
gen.writeEndObject();
}
...
}
书写测试用例：
@Test
public void test12() throws IOException {
JsonFactory factory = new JsonFactory();
try (JsonGenerator jsonGenerator = factory.createGenerator(System.err, JsonEncoding.UTF8)) {
jsonGenerator.setCodec(new UserObjectCodec());
jsonGenerator.writeObject(new UserTreeNode(new User()));
}
}
运行程序，输出：
{"name":"YourBatman","age":18}
本案例绕过了TreeNode的真实处理逻辑，是因为树模型这块会放在databind数据绑定模块进行更加详细的描述，后面再会喽。
说明：Jackson的树模型是比较重要的，当然直接使用core模块的树模型没有意义，所以这里先卖个关子，保持好奇心哈
思考题
国人很喜欢把Jackson的序列化（写JSON）效率和Fastjson进行对比，那么你敢使用本文的流式API和Fastjson比吗？结果你猜一下呢？
总结
本文介绍了jackson-core模块的流式API，以及JsonGenerator写JSON的使用，相信对你理解Jackson生成JSON方面是有帮助的。它作为JSON处理的基石，虽然并不推荐直接使用，但仅仅是应用开发级别不推荐哦，如果你是个框架、中间件开发者，这些原理你很可能绕不过。
还是那句话，本文介绍它的目的并不是建议大家去项目上使用，而是为了后面理解ObjectMapper夯实基础，毕竟做技术的要知其然，知其所以然了后，面对问题才能坦然。
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