Gson的使用

Gson（又称Google Gson）是Google公司发布的一个开放源代码的Java库，主要用途为序列化Java对象为JSON字符串，或反序列化JSON字符串成Java对象。而JSON(JavaScript Object Notation) 是一种轻量级的数据交换格式，易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，广泛应用于各种数据的交互中，尤其是服务器与客户端的交互。

一. Gson处理对象的几个重要点

推荐把成员变量都声明称private的
没有必要用注解（@Expose 注解）指明某个字段是否会被序列化或者反序列化，所有包含在当前类（包括父类）中的字段都应该默认被序列化或者反序列化
如果某个字段被 transient 这个Java关键词修饰，就不会被序列化或者反序列化
下面的实现方式能够正确的处理null

当序列化的时候，如果对象的某个字段为null，是不会输出到Json字符串中的。

当反序列化的时候，某个字段在Json字符串中找不到对应的值，就会被赋值为null
如果一个字段是 synthetic的,他会被忽视，也即是不应该被序列化或者反序列化
内部类（或者anonymous class（匿名类），或者local class(局部类，可以理解为在方法内部声明的类)）的某个字段和外部类的某个字段一样的话，就会被忽视，不会被序列化或者反序列化

二. Gson中的一些注解

@SerializedName注解

该注解能指定该字段在JSON中对应的字段名称

public class Box {

  @SerializedName("w")
  private int width;
    
  @SerializedName("h")
  private int height;

  @SerializedName("d")
  private int depth;

  // Methods removed for brevity
}

也就是说{"w":10,"h":20,"d":30} 这个JSON 字符串能够被解析到上面的width，height和depth字段中。

@Expose注解

该注解能够指定该字段是否能够序列化或者反序列化，默认的是都支持（true）。

public class Account {

  @Expose(deserialize = false)
  private String accountNumber;

  @Expose
  private String iban;

  @Expose(serialize = false)
  private String owner;

  @Expose(serialize = false, deserialize = false)
  private String address;

  private String pin;
}

需要注意的通过 builder.excludeFieldsWithoutExposeAnnotation()方法是该注解生效。

final GsonBuilder builder = new GsonBuilder();
builder.excludeFieldsWithoutExposeAnnotation();
final Gson gson = builder.create();

@Since和@Until注解

Since代表“自从”，Until 代表”一直到”。它们都是针对该字段生效的版本。比如说 @Since(1.2)代表从版本1.2之后才生效，@Until(0.9)代表着在0.9版本之前都是生效的。

public class SoccerPlayer {

  private String name;

  @Since(1.2)
  private int shirtNumber;

  @Until(0.9)
  private String country;

  private String teamName;

  // Methods removed for brevity
}

也就是说我们利用方法builder.setVersion(1.0)定义版本1.0，如下：

 final GsonBuilder builder = new GsonBuilder();
    builder.setVersion(1.0);

    final Gson gson = builder.create();

    final SoccerPlayer account = new SoccerPlayer();
    account.setName("Albert Attard");
    account.setShirtNumber(10); // Since version 1.2
    account.setTeamName("Zejtun Corinthians");
    account.setCountry("Malta"); // Until version 0.9

    final String json = gson.toJson(account);
    System.out.printf("Serialised (version 1.0)%n  %s%n", json);

由于shirtNumber和country作用版本分别是1.2之后，和0.9之前，所以在这里都不会得到序列化，所以输出结果是：

Serialised (version 1.0)
  {"name":"Albert Attard","teamName":"Zejtun Corinthians"}

三. Gson 序列化

序列化基本类型

Gson gson = new Gson();
gson.toJson(1);            ==> prints 1
gson.toJson("abcd");       ==> prints "abcd"
gson.toJson(new Long(10)); ==> prints 10
int[] values = { 1 };
gson.toJson(values);       ==> prints [1]

序列化对象

class BagOfPrimitives {
  private int value1 = 1;
  private String value2 = "abc";
  private transient int value3 = 3;
  BagOfPrimitives() {
    // no-args constructor
  }
}

将上边的pojo序列化

BagOfPrimitives obj = new BagOfPrimitives();
Gson gson = new Gson();
String json = gson.toJson(obj);  
==> json is {"value1":1,"value2":"abc"}

transient 关键字防止序列化.

序列化集合

Gson gson = new Gson();
Collection ints = Lists.immutableList(1,2,3,4,5);

String json = gson.toJson(ints); ==> json is [1,2,3,4,5]

序列化集合很容易,但反序列化不易. 看之后的反序列化就知道了.

Gson解析器进行序列化

英文Serialize和format都对应序列化，这是一个Java对象到JSON字符串的过程。
接着看一个例子,下面分别是java类和以及我们期望的JSON数据：

public class Book {
  private String[] authors;
  private String isbn10;
  private String isbn13;
  private String title;
  //为了代码简洁，这里移除getter和setter方法等

}

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

你肯定能发现JSON数据中出现了isbn-10和isbn-13, 我们怎么把字段数据isbn10和isbn13转化为JSON数据需要的isbn-10和isbn-13,Gson当然为我们提供了对应的解决方案

采用上面提到的@SerializedName注解。

public class Book {
  private String[] authors;

  @SerializedName("isbn-10")
  private String isbn10;

  @SerializedName("isbn-13")
  private String isbn13;
  private String title;
  //为了代码简洁，这里移除getter和setter方法等

}

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;
    }
}

下面对序列化过程进行大致的分析：

JsonSerializer是一个接口，我们需要提供自己的实现，来满足自己的序列化要求。

public interface JsonSerializer {

  /**
   * Gson 会在解析指定类型T数据的时候触发当前回调方法进行序列化
   *
   * @param T 需要转化为Json数据的类型，对应上面的Book
   * @return 返回T指定的类对应JsonElement
   */
  public JsonElement serialize(T src, Type typeOfSrc, JsonSerializationContext context);
}

首先在上面的代码中，我们需要创建的是一个JsonElement对象，这里对应Book是一个Json串，所以创建一个JsonObject类型。
final JsonObject jsonObject = new JsonObject();
然后我们将相应字段里面的数据填充到jsonObject里面。

jsonObject.addProperty...
jsonObject.add...

下面是jsonObject中的添加方法：

img

因为JsonElement是JsonObject和JsonArray、JsonPrimitive..的抽象父类，所以最后返回的还是一个JsonElement 类型，这里对应的是jsonObject。完成了javaBean->JSON数据的转化。

同样需要配置

// 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);

这里对应的是gsonBuilder.registerTypeAdapter(Book.class, new BookSerialiser())方法进行JsonSerializer的配置。在上面例子中，通过调用gsonBuilder.setPrettyPrinting();`方法还告诉了 Gson 对生成的 JSON 对象进行格式化。

四. Gson 反序列化

反序列化基本类型

int one = gson.fromJson("1", int.class);
Integer one = gson.fromJson("1", Integer.class);
Long one = gson.fromJson("1", Long.class);
Boolean false = gson.fromJson("false", Boolean.class);
String str = gson.fromJson("\"abc\"", String.class);
String anotherStr = gson.fromJson("[\"abc\"]", String.class);

反序列化对象

class BagOfPrimitives {
  private int value1 = 1;
  private String value2 = "abc";
  private transient int value3 = 3;
  BagOfPrimitives() {
    // no-args constructor
  }
}

BagOfPrimitives obj2 = gson.fromJson(json, BagOfPrimitives.class);   
==> obj2 is just like obj

这样就可以反序列化了.

反序列化集合

Gson gson = new Gson();
Collection ints = Lists.immutableList(1,2,3,4,5);

Type collectionType = new TypeToken>(){}.getType();
Collection ints2 = gson.fromJson(json, collectionType);
ints2 is same as ints

这里使用TypeToken去接收类型,因为它在反序列化的时候并不知道反序列化的是什么类型,所以通过

new TypeToken<传入集合或其他的类型>(){}.getType();

来取得类型,然后再在

 gson.fromJson(json, collectionType);

取得反序列化的数据.

可以序列化任意对象的集合但不能反序列化.这是因为没有途径使得用户可以去提示该对象的类型。

反序列化过程中，集合必须制定特定的泛型

所有这些是有意义的，它使得你在遵循好的Java编码实践的过程中很少发生错误。

Gson解析器进行反序列化

英文parse和deserialise对应反序列化，这是一个字符串转换成Java对象的过程。
我们同样采用上面一小节的代码片段，只不过现在我们需要做的是将：

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

转化为对应的Book实体类

利用@SerializedName 注解
也就是说我们的实体类Book.java可以这么写：

public class Book {
  private String[] authors;

  @SerializedName("isbn-10")
  private String isbn10;

  @SerializedName(value = "isbn-13", alternate = {"isbn13","isbn.13"})
  private String isbn13;
  private String title;
  //为了代码简洁，这里移除getter和setter方法等

}

img

可以看到这里我们在@SerializedName 注解使用了一个value, alternate字段,value也就是默认的字段，对序列化和反序列化都有效，alternate只有反序列化才有效果。也就是说一般服务器返回给我们JSON数据的时候可能同样的一个图片，表示"image","img","icon"等，我们利用@SerializedName 中的alternate字段就能解决这个问题，全部转化为我们实体类中的图片字段。

我们在序列化的时候使用的是JsonSerialize ,这里对应使用JsonDeserializer

我们将解析到的json数据传递给Book的setter方法即可。

public class BookDeserializer implements JsonDeserializer {

  @Override
  public Book deserialize(final JsonElement json, final Type typeOfT, final JsonDeserializationContext context)
      throws JsonParseException {
    final JsonObject jsonObject = json.getAsJsonObject();

    final JsonElement jsonTitle = jsonObject.get("title");
    final String title = jsonTitle.getAsString();

    final String isbn10 = jsonObject.get("isbn-10").getAsString();
    final String isbn13 = jsonObject.get("isbn-13").getAsString();

    final JsonArray jsonAuthorsArray = jsonObject.get("authors").getAsJsonArray();
    final String[] authors = new String[jsonAuthorsArray.size()];
    for (int i = 0; i < authors.length; i++) {
      final JsonElement jsonAuthor = jsonAuthorsArray.get(i);
      authors[i] = jsonAuthor.getAsString();
    }

    final Book book = new Book();
    book.setTitle(title);
    book.setIsbn10(isbn10);
    book.setIsbn13(isbn13);
    book.setAuthors(authors);
    return book;
  }
}

和Gson序列化章节一样，我们这里接着分析我们是怎么将JSON数据解析（反序列化）为实体类的：

因为我们可以发现上面的JSON数据是一个{}大括号包围的，也就意味着这是一个Json对象。所以首先我们通过final JsonObject jsonObject = json.getAsJsonObject();`将我们的JsonElement转化为JsonObject
通过jsonObject.get("xxx").getAsString()的形式获取相应String的值
通过jsonObject.get("xx").getAsJsonArray();获取相应的json数组，并遍历出其中的相应字段值
通过setter方法，将获取到的值设置给Book类。
最终返回的是 Book的对象实例。完成了JSON->javaBean的转化
同样需要配置
关于从本地流中读取Json数据可以使用 InputStreamReader完成

// Configure Gson
GsonBuilder gsonBuilder = new GsonBuilder();
gsonBuilder.registerTypeAdapter(Book.class, new BookDeserializer());
Gson gson = gsonBuilder.create();

// The JSON data
try(Reader reader = new         InputStreamReader(Main.class.getResourceAsStream("/part1/sample.json"), "UTF-8")){

      // Parse JSON to Java
      Book book = gson.fromJson(reader, Book.class);
      System.out.println(book);
}

五. TypeAdapter的使用

TypeAdapter介绍

除了运用JsonSerializer和JsonDeserializer进行JSON和java实体类之间的相互转化。我们还可以利用TypeAdapter更加高效的完成这个需求。

之前在上一篇文中提到的JsonSerializer和JsonDeserializer解析的时候都利用到了一个中间件-JsonElement，比如下方的序列化过程。可以看到我们在把Java对象转化为JSON字符串的时候都会用到这个中间件JsonElement

img

而TypeAdapter的使用正是去掉了这个中间层，直接用流来解析数据，极大程度上提高了解析效率。

New applications should prefer TypeAdapter, whose streaming API is more efficient than this interface’s tree API.

应用中应当尽量使用TypeAdapter，它流式的API相比于之前的树形解析API将会更加高效。

TypeAdapter作为一个抽象类提供两个抽象方法。分别是write()和read()方法,也对应着序列化和反序列化。如下图所示：

img

下面就让我们来一起使用和了解TypeAdapter吧。

TypeAdapter实例

Book.java实体类：

package com.javacreed.examples.gson.part1;

public class Book {

  private String[] authors;
  private String isbn;
  private String title;

//为了代码简洁，这里移除getter和setter方法等
}

直接贴代码，具体序列化和反序列化的TypeAdapter类，这里是BookTypeAdapter.java：

public class BookTypeAdapter extends TypeAdapter {

  @Override
  public Book read(final JsonReader in) throws IOException {
    final Book book = new Book();

    in.beginObject();
    while (in.hasNext()) {
      switch (in.nextName()) {
      case "isbn":
        book.setIsbn(in.nextString());
        break;
      case "title":
        book.setTitle(in.nextString());
        break;
      case "authors":
        book.setAuthors(in.nextString().split(";"));
        break;
      }
    }
    in.endObject();

    return book;
  }

  @Override
  public void write(final JsonWriter out, final Book book) throws IOException {
    out.beginObject();
    out.name("isbn").value(book.getIsbn());
    out.name("title").value(book.getTitle());
    out.name("authors").value(StringUtils.join(book.getAuthors(), ";"));
    out.endObject();
  }
}

同样这里设置TypeAdapter之后还是需要配置（注册）,可以注意到的是gsonBuilder.registerTypeAdapter(xxx)方法进行注册在我们之前的JsonSerializer和JsonDeserializer中也有使用：

final GsonBuilder gsonBuilder = new GsonBuilder();
gsonBuilder.registerTypeAdapter(Book.class, new BookTypeAdapter());
final Gson gson = gsonBuilder.create();

下面对两个write方法和read方法进行分别的阐述：

TypeAdapter中的write方法

write()方法中会传入JsonWriter，和需要被序列化的Book对象的实例，采用和PrintStream类似的方式写入到JsonWriter中。

@Override
  public void write(final JsonWriter out, final Book book) throws IOException {
    out.beginObject();
    out.name("isbn").value(book.getIsbn());
    out.name("title").value(book.getTitle());
    out.name("authors").value(StringUtils.join(book.getAuthors(), ";"));
    out.endObject();
  }

下面是上面代码的步骤：

out.beginObject()产生{,如果我们希望产生的是一个数组对象，对应的使用beginArray()
out.name("isbn").value(book.getIsbn()); out.name("title").value(book.getTitle());分别获取book中的isbn和title字段并且设置给Json对象中的isbn和title。也就是说上面这段代码，会在json对象中产生：

"isbn": "978-0321336781",
"title": "Java Puzzlers: Traps, Pitfalls, and Corner Cases",

out.name("authors").value(StringUtils.join(book.getAuthors(), ";"));则会对应着：

 "authors": "Joshua Bloch;Neal Gafter"

同理 out.endObject()则对应着}
那么整个上面的代码也就会产生JSON对象：

{
  "isbn": "978-0321336781",
  "title": "Java Puzzlers: Traps, Pitfalls, and Corner Cases",
  "authors": "Joshua Bloch;Neal Gafter"
}

这里需要注意的是，如果没有调用 out.endObject()产生},那么你的项目会报出 JsonSyntaxException错误

Exception in thread "main" com.google.gson.JsonSyntaxException: java.io.EOFException: End of input at line 4 column 40
    at com.google.gson.Gson.fromJson(Gson.java:813)
    at com.google.gson.Gson.fromJson(Gson.java:768)
    at com.google.gson.Gson.fromJson(Gson.java:717)
    at com.google.gson.Gson.fromJson(Gson.java:689)
    at com.javacreed.examples.gson.part1.Main.main(Main.java:41)
Caused by: java.io.EOFException: End of input at line 4 column 40
    at com.google.gson.stream.JsonReader.nextNonWhitespace(JsonReader.java:1377)
    at com.google.gson.stream.JsonReader.doPeek(JsonReader.java:471)
    at com.google.gson.stream.JsonReader.hasNext(JsonReader.java:403)
    at com.javacreed.examples.gson.part1.BookTypeAdapter.read(BookTypeAdapter.java:33)
    at com.javacreed.examples.gson.part1.BookTypeAdapter.read(BookTypeAdapter.java:1)
    at com.google.gson.Gson.fromJson(Gson.java:803)
    ... 4 more

TypeAdapter中的read方法

read()方法将会传入一个JsonReader对象实例并返回反序列化的对象。

 @Override
  public Book read(final JsonReader in) throws IOException {
    final Book book = new Book();

    in.beginObject();
    while (in.hasNext()) {
      switch (in.nextName()) {
      case "isbn":
        book.setIsbn(in.nextString());
        break;
      case "title":
        book.setTitle(in.nextString());
        break;
      case "authors":
        book.setAuthors(in.nextString().split(";"));
        break;
      }
    }
    in.endObject();

    return book;
  }

下面是这段代码的步骤：

同样是通过in.beginObject();和in.endObject();对应解析{,}
通过

while (in.hasNext()) {
      switch (in.nextName()) {
      }
}

来完成每个JsonElement的遍历,并且通过switch...case的方法获取Json对象中的键值对。并通过我们Book实体类的Setter方法进行设置。

while (in.hasNext()) {
   switch (in.nextName()) {
      case "isbn":
        book.setIsbn(in.nextString());
        break;
      case "title":
        book.setTitle(in.nextString());
        break;
      case "authors":
        book.setAuthors(in.nextString().split(";"));
        break;
   }
}

同样需要注意的是,如果没有执行in.endObject()，将会出现JsonIOException的错误：

Exception in thread "main" com.google.gson.JsonIOException: JSON document was not fully consumed.
    at com.google.gson.Gson.assertFullConsumption(Gson.java:776)
    at com.google.gson.Gson.fromJson(Gson.java:769)
    at com.google.gson.Gson.fromJson(Gson.java:717)
    at com.google.gson.Gson.fromJson(Gson.java:689)
    at com.javacreed.examples.gson.part1.Main.main(Main.java:41)

下面给出使用TypeAdapter的完整代码：

 public static void main(final String[] args) throws IOException {
    final GsonBuilder gsonBuilder = new GsonBuilder();
    gsonBuilder.registerTypeAdapter(Book.class, new BookTypeAdapter());
    gsonBuilder.setPrettyPrinting();

    final Gson gson = gsonBuilder.create();

    final Book book = new Book();
    book.setAuthors(new String[] { "Joshua Bloch", "Neal Gafter" });
    book.setTitle("Java Puzzlers: Traps, Pitfalls, and Corner Cases");
    book.setIsbn("978-0321336781");

    final String json = gson.toJson(book);
    System.out.println("Serialised");
    System.out.println(json);

    final Book parsedBook = gson.fromJson(json, Book.class);
    System.out.println("\nDeserialised");
    System.out.println(parsedBook);
  }

对应的编译结果为：

Serialised
{
  "isbn": "978-0321336781",
  "title": "Java Puzzlers: Traps, Pitfalls, and Corner Cases",
  "authors": "Joshua Bloch;Neal Gafter"
}

Deserialised
Java Puzzlers: Traps, Pitfalls, and Corner Cases [978-0321336781]
Written by:
  >> Joshua Bloch
  >> Neal Gafter