如何识别一个字符串是否Json格式

原文: 如何识别一个字符串是否Json格式

前言：

距离上一篇文章，又过去一个多月了，近些时间，工作依旧很忙碌，除了管理方面的事，代码方面主要折腾三个事：

1：开发框架（一整套基于配置型的开发体系框架）

2：CYQ.Data 数据层框架（持续的更新，最近也加入了Sybase的支持）

3：工作流流程图设计器。

由于这三个方面都涉及到Json，所以就谈谈这些天在Json上花下的心思。

关于造轮子：

很多人对于造轮子都会有自己的看法，这里提一下个人的观点： 

个人认为：

1：首要是要具备造轮子的能力，然后再讨论造不造与浪不浪、轮子与时间的问题。

2：造轮子的、写文章的，永远比使用轮子的、看文章的，多经历了一些、多思考一些、多知道一些。

所以，别嫌造轮子折腾，虽然的确很折腾，不是有那么句：生命在于折腾，除了瞎折腾。

PS：本来文章是写Json常用的功能交互那块相关的知识，所以才有这一段。 

 

不多扯了，扯多了都是蛋，还是回归正题吧。 

如何识别一个字符串是不是Json。

网上搜了一下，找到两三个坑人的答案：

A：Js识别，Eval一下，成功就是，失败就挂。

B：C#识别，判断开始和结束符号：{}或[] 

C：用正则表达式判断。

 

上面ABC答案都纯忽悠，只要认真一下，都不靠谱了。

 

经过我的研究，发现这是有很有挑战性的课题：

Json需要分析的情况，比想象的要多，举一个不太简单的Json：

[1,{"a":2},\r\n{"a":{}}, {"a":[]},{"a":[{}]},{"{[a":"\"2,:3,"a":33}]"}]

从上面这个Json中，就可以看出需要分析的有：

1：数组和Json数组。 

2：键与值（无引号、双引号）的识别

3：无限级值嵌套（数组嵌套、Json嵌套）

4：7个关键符号[{,:"}]。

5：转义符号、空格、换行、回车处理。 

回顾早些年写的JsonHelper

还记得CYQ.Data里JsonHelper的最初版本，仅处理了只有一级Json的简单情况，那时候分析Json就靠以下两种方法：

1：Split 分隔。

2：循环 indexOf 识别。

虽然偷工减料，投机取巧，但只要限定使用环境和条件、好在够用，也够简单。

 

当然了，现在情况变了，把限定的环境和条件去除后，事实上，要分析起来就没那么简单了。

 

故事一开始，思考了三天三夜

由于放开了条件，需要考虑无限级递归的，于是看似Split和IndexOf这种方式已经不奏效了。

字符串的分析方法看似需要改朝换代了，但我仍给Split和IndexOf寻求最后的机会。

经过层层思考与分析，发经没折了，只有祭出终极必杀招了。

 

终极大招：遍历字符，记录状态 

一个万能的解决方法，就是遍历每个字符，然后记录这个字符前后左右上下东南西北中发白各种状态，再根据状态来识别下一个字符的动作。

1：首先有一个记录字符状态的类，如下图：

 

这个字符状态的记录类，我前后不断调整了N天，才终于感觉好像OK了。 

2：接下来是字符的状态设置，根据不同的关键字，设置状态，如下图：

 

这是个漫长不断调试的过程，很折腾人。

3：一个可以不断递归Json的函数，如下图：

4：一个可以识别语法错误的函数：

5：最后是一个给外部的调用方法：

 

总结：

虽然本文是关于识别Json格式，实际上，它已经是Json解析类的核心，用它可以演化出Json的各种应用，有机会再介绍了。

事实上， 一开始是原打算写Json与Xml互转那一块的，写文的意原来自最近一周折腾工作流的流程设计器那一块：

 

从Xml出来到前端成为Json，编辑完后回去又要转回原始格式的Xml存档，所以在Xml和Json间，必须有一套协议，这些，大概是时间不够，所以临时变了一个题目。 

 

关于Json的在线解析，以及Json和Xml和互转，临时我开了个域名 ：tool.cyqdata.com，仅方便自己使用。

 

夜已深，该闭眼去梦里的世界旅游了。 

最后是本文的源码：

  1  using System;
  2  using System.Collections.Generic;
  3  using System.Text;
  4 
  5  namespace CYQ.Data.Tool
  6 {
  7      ///   <summary>
  8       ///  分隔Json字符串为字典集合。
  9       ///   </summary>
 10       internal  class JsonSplit
 11     {
 12          private  static  bool IsJsonStart( ref  string json)
 13         {
 14              if (! string.IsNullOrEmpty(json))
 15             {
 16                 json = json.Trim( ' \r ',  ' \n ',  '   ');
 17                  if (json.Length >  1)
 18                 {
 19                      char s = json[ 0];
 20                      char e = json[json.Length -  1];
 21                      return (s ==  ' { ' && e ==  ' } ') || (s ==  ' [ ' && e ==  ' ] ');
 22                 }
 23             }
 24              return  false;
 25         }
 26          internal  static  bool IsJson( string json)
 27         {
 28              int errIndex;
 29              return IsJson(json,  out errIndex);
 30         }
 31          internal  static  bool IsJson( string json,  out  int errIndex)
 32         {
 33             errIndex =  0;
 34              if (IsJsonStart( ref json))
 35             {
 36                 CharState cs =  new CharState();
 37                  char c;
 38                  for ( int i =  0; i < json.Length; i++)
 39                 {
 40                     c = json[i];
 41                      if (SetCharState(c,  ref cs) && cs.childrenStart) // 设置关键符号状态。
 42                      {
 43                          string item = json.Substring(i);
 44                          int err;
 45                          int length = GetValueLength(item,  true,  out err);
 46                         cs.childrenStart =  false;
 47                          if (err >  0)
 48                         {
 49                             errIndex = i + err;
 50                              return  false;
 51                         }
 52                         i = i + length -  1;
 53                     }
 54                      if (cs.isError)
 55                     {
 56                         errIndex = i;
 57                          return  false;
 58                     }
 59                 }
 60 
 61                  return !cs.arrayStart && !cs.jsonStart;
 62             }
 63              return  false;
 64         }
 65        
 66          ///   <summary>
 67           ///  获取值的长度（当Json值嵌套以"{"或"["开头时）
 68           ///   </summary>
 69           private  static  int GetValueLength( string json,  bool breakOnErr,  out  int errIndex)
 70         {
 71             errIndex =  0;
 72              int len =  0;
 73              if (! string.IsNullOrEmpty(json))
 74             {
 75                 CharState cs =  new CharState();
 76                  char c;
 77                  for ( int i =  0; i < json.Length; i++)
 78                 {
 79                     c = json[i];
 80                      if (!SetCharState(c,  ref cs)) // 设置关键符号状态。
 81                      {
 82                          if (!cs.jsonStart && !cs.arrayStart) // json结束，又不是数组，则退出。
 83                          {
 84                              break;
 85                         }
 86                     }
 87                      else  if (cs.childrenStart) // 正常字符，值状态下。
 88                      {
 89                          int length = GetValueLength(json.Substring(i), breakOnErr,  out errIndex); // 递归子值，返回一个长度。。。
 90                          cs.childrenStart =  false;
 91                         cs.valueStart =  0;
 92                          // cs.state = 0;
 93                          i = i + length -  1;
 94                     }
 95                      if (breakOnErr && cs.isError)
 96                     {
 97                         errIndex = i;
 98                          return i;
 99                     }
100                      if (!cs.jsonStart && !cs.arrayStart) // 记录当前结束位置。
101                      {
102                         len = i +  1; // 长度比索引+1
103                           break;
104                     }
105                 }
106             }
107              return len;
108         }
109          ///   <summary>
110           ///  字符状态
111           ///   </summary>
112           private  class CharState
113         {
114              internal  bool jsonStart =  false; // 以 "{"开始了...
115               internal  bool setDicValue =  false; //  可以设置字典值了。
116               internal  bool escapeChar =  false; // 以"\"转义符号开始了
117               ///   <summary>
118               ///  数组开始【仅第一开头才算】，值嵌套的以【childrenStart】来标识。
119               ///   </summary>
120               internal  bool arrayStart =  false; // 以"[" 符号开始了
121               internal  bool childrenStart =  false; // 子级嵌套开始了。
122               ///   <summary>
123               ///  【0 初始状态，或 遇到“,”逗号】；【1 遇到“：”冒号】
124               ///   </summary>
125               internal  int state =  0;
126 
127              ///   <summary>
128               ///  【-1 取值结束】【0 未开始】【1 无引号开始】【2 单引号开始】【3 双引号开始】
129               ///   </summary>
130               internal  int keyStart =  0;
131              ///   <summary>
132               ///  【-1 取值结束】【0 未开始】【1 无引号开始】【2 单引号开始】【3 双引号开始】
133               ///   </summary>
134               internal  int valueStart =  0;
135              internal  bool isError =  false; // 是否语法错误。
136 
137              internal  void CheckIsError( char c) // 只当成一级处理（因为GetLength会递归到每一个子项处理）
138              {
139                  if (keyStart >  1 || valueStart >  1)
140                 {
141                      return;
142                 }
143                  // 示例 ["aa",{"bbbb":123,"fff","ddd"}] 
144                   switch (c)
145                 {
146                      case  ' { ': // [{ "[{A}]":[{"[{B}]":3,"m":"C"}]}]
147                          isError = jsonStart && state ==  0; // 重复开始错误 同时不是值处理。
148                           break;
149                      case  ' } ':
150                         isError = !jsonStart || (keyStart !=  0 && state ==  0); // 重复结束错误 或者 提前结束{"aa"}。正常的有{}
151                           break;
152                      case  ' [ ':
153                         isError = arrayStart && state ==  0; // 重复开始错误
154                           break;
155                      case  ' ] ':
156                         isError = !arrayStart || jsonStart; // 重复开始错误 或者 Json 未结束
157                           break;
158                      case  ' " ':
159                      case  ' \' ':
160                         isError = !(jsonStart || arrayStart);  // json 或数组开始。
161                           if (!isError)
162                         {
163                              // 重复开始 [""",{"" "}]
164                              isError = (state ==  0 && keyStart == - 1) || (state ==  1 && valueStart == - 1);
165                         }
166                          if (!isError && arrayStart && !jsonStart && c ==  ' \' ') // ['aa',{}]
167                          {
168                             isError =  true;
169                         }
170                          break;
171                      case  ' : ':
172                         isError = !jsonStart || state ==  1; // 重复出现。
173                           break;
174                      case  ' , ':
175                         isError = !(jsonStart || arrayStart);  // json 或数组开始。
176                           if (!isError)
177                         {
178                              if (jsonStart)
179                             {
180                                 isError = state ==  0 || (state ==  1 && valueStart >  1); // 重复出现。
181                              }
182                              else  if (arrayStart) // ["aa,] [,]  [{},{}]
183                              {
184                                 isError = keyStart ==  0 && !setDicValue;
185                             }
186                         }
187                          break;
188                      case  '   ':
189                      case  ' \r ':
190                      case  ' \n ': // [ "a",\r\n{} ]
191                       case  ' \0 ':
192                      case  ' \t ':
193                          break;
194                      default:  // 值开头。。
195                          isError = (!jsonStart && !arrayStart) || (state ==  0 && keyStart == - 1) || (valueStart == - 1 && state ==  1); //
196                           break;
197                 }
198                  // if (isError)
199                   // {
200 
201                   // }
202              }
203         }
204          ///   <summary>
205           ///  设置字符状态(返回true则为关键词，返回false则当为普通字符处理）
206           ///   </summary>
207           private  static  bool SetCharState( char c,  ref CharState cs)
208         {
209             cs.CheckIsError(c);
210              switch (c)
211             {
212                  case  ' { ': // [{ "[{A}]":[{"[{B}]":3,"m":"C"}]}]
213                       #region 大括号
214                      if (cs.keyStart <=  0 && cs.valueStart <=  0)
215                     {
216                         cs.keyStart =  0;
217                         cs.valueStart =  0;
218                          if (cs.jsonStart && cs.state ==  1)
219                         {
220                             cs.childrenStart =  true;
221                         }
222                          else
223                         {
224                             cs.state =  0;
225                         }
226                         cs.jsonStart =  true; // 开始。
227                           return  true;
228                     }
229                      #endregion
230                      break;
231                  case  ' } ':
232                      #region 大括号结束
233                      if (cs.keyStart <=  0 && cs.valueStart <  2 && cs.jsonStart)
234                     {
235                         cs.jsonStart =  false; // 正常结束。
236                          cs.state =  0;
237                         cs.keyStart =  0;
238                         cs.valueStart =  0;
239                         cs.setDicValue =  true;
240                          return  true;
241                     }
242                      //  cs.isError = !cs.jsonStart && cs.state == 0;
243                       #endregion
244                      break;
245                  case  ' [ ':
246                      #region 中括号开始
247                      if (!cs.jsonStart)
248                     {
249                         cs.arrayStart =  true;
250                          return  true;
251                     }
252                      else  if (cs.jsonStart && cs.state ==  1)
253                     {
254                         cs.childrenStart =  true;
255                          return  true;
256                     }
257                      #endregion
258                      break;
259                  case  ' ] ':
260                      #region 中括号结束
261                      if (cs.arrayStart && !cs.jsonStart && cs.keyStart <=  2 && cs.valueStart <=  0) // [{},333] // 这样结束。
262                      {
263                         cs.keyStart =  0;
264                         cs.valueStart =  0;
265                         cs.arrayStart =  false;
266                          return  true;
267                     }
268                      #endregion
269                      break;
270                  case  ' " ':
271                  case  ' \' ':
272                      #region 引号
273                      if (cs.jsonStart || cs.arrayStart)
274                     {
275                          if (cs.state ==  0) // key阶段,有可能是数组["aa",{}]
276                          {
277                              if (cs.keyStart <=  0)
278                             {
279                                 cs.keyStart = (c ==  ' " ' ?  3 :  2);
280                                  return  true;
281                             }
282                              else  if ((cs.keyStart ==  2 && c ==  ' \' ') || (cs.keyStart ==  3 && c ==  ' " '))
283                             {
284                                  if (!cs.escapeChar)
285                                 {
286                                     cs.keyStart = - 1;
287                                      return  true;
288                                 }
289                                  else
290                                 {
291                                     cs.escapeChar =  false;
292                                 }
293                             }
294                         }
295                          else  if (cs.state ==  1 && cs.jsonStart) // 值阶段必须是Json开始了。
296                          {
297                              if (cs.valueStart <=  0)
298                             {
299                                 cs.valueStart = (c ==  ' " ' ?  3 :  2);
300                                  return  true;
301                             }
302                              else  if ((cs.valueStart ==  2 && c ==  ' \' ') || (cs.valueStart ==  3 && c ==  ' " '))
303                             {
304                                  if (!cs.escapeChar)
305                                 {
306                                     cs.valueStart = - 1;
307                                      return  true;
308                                 }
309                                  else
310                                 {
311                                     cs.escapeChar =  false;
312                                 }
313                             }
314 
315                         }
316                     }
317                      #endregion
318                      break;
319                  case  ' : ':
320                      #region 冒号
321                      if (cs.jsonStart && cs.keyStart <  2 && cs.valueStart <  2 && cs.state ==  0)
322                     {
323                          if (cs.keyStart ==  1)
324                         {
325                             cs.keyStart = - 1;
326                         }
327                         cs.state =  1;
328                          return  true;
329                     }
330                      //  cs.isError = !cs.jsonStart || (cs.keyStart < 2 && cs.valueStart < 2 && cs.state == 1);
331                       #endregion
332                      break;
333                  case  ' , ':
334                      #region 逗号  // ["aa",{aa:12,}]
335 
336                      if (cs.jsonStart)
337                     {
338                          if (cs.keyStart <  2 && cs.valueStart <  2 && cs.state ==  1)
339                         {
340                             cs.state =  0;
341                             cs.keyStart =  0;
342                             cs.valueStart =  0;
343                              // if (cs.valueStart == 1)
344                               // {
345                               //     cs.valueStart = 0;
346                               // }
347                              cs.setDicValue =  true;
348                              return  true;
349                         }
350                     }
351                      else  if (cs.arrayStart && cs.keyStart <=  2)
352                     {
353                         cs.keyStart =  0;
354                          // if (cs.keyStart == 1)
355                           // {
356                           //     cs.keyStart = -1;
357                           // }
358                           return  true;
359                     }
360                      #endregion
361                      break;
362                  case  '   ':
363                  case  ' \r ':
364                  case  ' \n ': // [ "a",\r\n{} ]
365                   case  ' \0 ':
366                  case  ' \t ':
367                      if (cs.keyStart <=  0 && cs.valueStart <=  0)  // cs.jsonStart && 
368                      {
369                          return  true; // 跳过空格。
370                      }
371                      break;
372                  default:  // 值开头。。
373                       if (c ==  ' \\ ')  // 转义符号
374                      {
375                          if (cs.escapeChar)
376                         {
377                             cs.escapeChar =  false;
378                         }
379                          else
380                         {
381                             cs.escapeChar =  true;
382                              return  true;
383                         }
384                     }
385                      else
386                     {
387                         cs.escapeChar =  false;
388                     }
389                      if (cs.jsonStart || cs.arrayStart)  //  Json 或数组开始了。
390                      {
391                          if (cs.keyStart <=  0 && cs.state ==  0)
392                         {
393                             cs.keyStart =  1; // 无引号的
394                          }
395                          else  if (cs.valueStart <=  0 && cs.state ==  1 && cs.jsonStart) // 只有Json开始才有值。
396                          {
397                             cs.valueStart =  1; // 无引号的
398                          }
399                     }
400                      break;
401             }
402              return  false;
403         }
404     }
405 }

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