利用Jackson解决Json序列化和反序列化问题

前言

在前后端分离的应用中，前端往往需要向后端发送命令请求，并将请求中的数据以Json格式传递。后端需要将Json格式的数据反序列化成Java对象，以便进行处理。但是，在实际应用中，我们会遇到一些挑战，比如多态类型处理的需求，以及需要将多个API压缩成一个API等。本文将介绍如何使用Jackson库解决这些问题。

Jackson库简介

Jackson库概述

Jackson是一个用于处理Json数据的Java库，由FasterXML开发和维护。它提供了一系列功能，包括Json序列化和反序列化、Json树模型、流式API等。

Jackson主要特性

• 支持Java对象与Json之间的转换

• 支持Json树模型

• 支持流式API

• 支持注解，灵活地控制序列化和反序列化过程

• 支持多态类型处理

JsonTypeInfo和JsonSubTypes的基本概念

JsonTypeInfo的作用与使用场景

在进行Json序列化和反序列化时，我们需要考虑Java对象的类型信息，以便正确地将Json数据转换成Java对象。JsonTypeInfo提供了一种机制，用于在序列化和反序列化时处理Java对象的类型信息。

JsonSubTypes的作用与使用场景

JsonSubTypes是JsonTypeInfo的一个子注解，用于指定Java类的子类。当我们需要序列化和反序列化一个包含多态类型的Java对象时，我们可以使用@JsonTypeInfo和@JsonSubTypes注解来指定子类的类型信息。

实际应用案例

代码示例：动物园

假设我们有一个动物园，里面有各种动物，包括狗、猫、鱼等。我们需要将动物园中的动物序列化成Json格式，并将其发送到前端。我们定义一个Animal类作为父类，然后定义三个子类：Dog、Cat和Fish。具体代码如下：

@JsonTypeInfo(use = JsonTypeInfo.Id.NAME, property = "type")
@JsonSubTypes({
   @JsonSubTypes.Type(value = Dog.class, name = "dog"),
   @JsonSubTypes.Type(value = Cat.class, name = "cat"),
   @JsonSubTypes.Type(value = Fish.class, name = "fish")
})
public abstract class Animal {
   private String name;
   public Animal(String name) {
       this.name = name;
   }
   public String getName() {
       return name;
   }
   public void setName(String name) {
       this.name = name;
   }
}
public class Dog extends Animal {
   private String breed;
   public Dog(String name, String breed) {
       super(name);
       this.breed = breed;
   }
   public String getBreed() {
       return breed;
   }
   public void setBreed(String breed) {
       this.breed = breed;
   }
}
public class Cat extends Animal {
   private String color;
   public Cat(String name, String color) {
       super(name);
       this.color = color;
   }
   public String getColor() {
       return color;
   }
   public void setColor(String color) {
       this.color = color;
   }
}
public class Fish extends Animal {
   private String species;
   public Fish(String name, String species) {
       super(name);
       this.species = species;
   }
   public String getSpecies() {
       return species;
   }
   public void setSpecies(String species) {
       this.species = species;
   }
}

从父类到子类的序列化和反序列化

现在我们需要将动物园中的所有动物序列化成Json格式。我们可以使用ObjectMapper类的writeValueAsString()方法来实现。具体代码如下：

List<Animal> animals = new ArrayList<>();
animals.add(new Dog("旺财", "金毛"));
animals.add(new Cat("小花", "黑白"));
animals.add(new Fish("尼莫", "小丑鱼"));
ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
String json = objectMapper.writeValueAsString(animals);

反之，我们可以使用ObjectMapper类的readValue()方法将Json数据反序列化成Java对象。具体代码如下：

List<Animal> animals = objectMapper.readValue(json, new TypeReference<List<Animal>>() {});

自定义类型信息属性

我们可以通过@JsonTypeInfo注解的property属性来自定义类型信息的属性名。例如，我们将property属性的值设置为"animalType"，则Json数据中的类型信息属性名也会变为"animalType"。具体代码如下：

@JsonTypeInfo(use = JsonTypeInfo.Id.NAME, property = "animalType")
@JsonSubTypes({
   @JsonSubTypes.Type(value = Dog.class, name = "dog"),
   @JsonSubTypes.Type(value = Cat.class, name = "cat"),
   @JsonSubTypes.Type(value = Fish.class, name = "fish")
})
public abstract class Animal {
   ...
}

好的，以下是使用markdown的翻译和例子：

JsonTypeInfo类

JsonTypeInfo类是一个注解，用于配置在JSON序列化和反序列化中使用类型信息的详细信息，以保留有关对象实例的实际类的信息。这对于多态类型是必需的，并且还可能需要链接抽象声明类型和匹配的具体实现。

参数方法

JsonTypeInfo类的参数方法如下：

use：定义如何使用类型信息。有三个选项：Id.CLASS，Id.NAME和Id.MINIMAL_CLASS。默认值为Id.CLASS。

include：定义类型信息的包含方式。有四个选项：As.PROPERTY，As.WRAPPER_OBJECT，As.EXISTING_PROPERTY和As.EXTERNAL_PROPERTY。默认值为As.PROPERTY。

property：定义包含类型信息的属性的名称。默认值为"$type"。

例子

以下是使用JsonTypeInfo类的一些例子：

// 将Java类名（"com.myempl.ImplClass"）包含在JSON属性"class"中
@JsonTypeInfo(use = Id.CLASS, include = As.PROPERTY, property = "class")
// 将逻辑类型名称（在实现类中定义）作为包装器包含；2个注释
@JsonTypeInfo(use = Id.NAME, include = As.WRAPPER_OBJECT)
@JsonSubTypes({
   @JsonSubTypes.Type(value = com.myemp.Impl1.class, name = "impl1"),
   @JsonSubTypes.Type(value = com.myempl.Impl2.class, name = "impl2")
})

在第一个例子中，use参数设置为Id.CLASS，这意味着使用Java类名作为类型信息。include参数设置为As.PROPERTY，这意味着类型信息将包含在JSON属性"class"中。property参数设置为"class"，这是包含类型信息的属性的名称。

在第二个例子中，use参数设置为Id.NAME，这意味着使用逻辑类型名称作为类型信息。include参数设置为As.WRAPPER_OBJECT，这意味着类型信息将作为包装器包含。@JsonSubTypes注解用于指定实现类，并将它们的逻辑类型名称与之关联。

JsonSubTypes Annotation

@JsonSubTypes 是一个用于与 @JsonTypeInfo 一起使用的注解，用于指定可序列化的多态类型的子类型，并将逻辑名称与 JSON 内容中使用的名称关联起来。

注意，仅注释属性或基本类型不会启用多态类型处理：此外，需要使用 @JsonTypeInfo 或等效注释（例如启用所谓的&ldquo;默认键入&rdquo;）注释，并且仅在这种情况下才使用子类型信息。

可用的元素

@JsonSubTypes 注解具有以下元素：

Type

@Type 是 @JsonSubTypes 中的一个注解，用于声明子类型。

@Type 注解具有以下元素：

使用示例

下面是一个示例，展示了如何使用 @JsonSubTypes 注解：

@JsonTypeInfo(
   use = JsonTypeInfo.Id.NAME,
   include = JsonTypeInfo.As.PROPERTY,
   property = "type"
)
@JsonSubTypes({
   @JsonSubTypes.Type(value = Dog.class, name = "dog"),
   @JsonSubTypes.Type(value = Cat.class, name = "cat")
})
public abstract class Animal {
   // ...
}

在上面的示例中，Animal 是一个抽象类，它被注释为可以有子类型。@JsonTypeInfo 注解指定了要使用名称作为类型标识符，并将类型标识符作为 JSON 属性的一部分包含在 JSON 中。@JsonSubTypes 注解指定了 Dog 和 Cat 作为 Animal 的子类型，分别使用名称 "dog" 和 "cat" 作为它们的类型标识符。

高级用法

解决循环引用问题

在进行Json序列化时，如果Java对象之间存在循环引用，就会导致序列化失败。为了解决这个问题，我们可以使用@JsonIdentityInfo注解来指定对象的标识信息。具体代码如下：

@JsonIdentityInfo(generator = ObjectIdGenerators.PropertyGenerator.class, property = "id")
public class Employee {
   private int id;
   private String name;
   private Employee manager;
   public Employee(int id, String name, Employee manager) {
       this.id = id;
       this.name = name;
       this.manager = manager;
   }
   public int getId() {
       return id;
   }
   public void setId(int id) {
       this.id = id;
   }
   public String getName() {
       return name;
   }
   public void setName(String name) {
       this.name = name;
   }
   public Employee getManager() {
       return manager;
   }
   public void setManager(Employee manager) {
       this.manager = manager;
   }
}

自定义类型解析器

有时候，我们需要对一些特殊类型的数据进行特殊处理，比如将日期字符串转换成Date对象。我们可以使用JsonDeserializer和JsonSerializer来自定义类型的解析和序列化过程。具体代码如下：

public class DateDeserializer extends JsonDeserializer<Date> {
   private static final SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
   @Override
   public Date deserialize(JsonParser jsonParser, DeserializationContext deserializationContext) throws IOException, JsonProcessingException {
       String dateStr = jsonParser.getText();
       try {
           return dateFormat.parse(dateStr);
       } catch (ParseException e) {
           throw new RuntimeException(e);
       }
   }
}
public class DateSerializer extends JsonSerializer<Date> {
   private static final SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
   @Override
   public void serialize(Date date, JsonGenerator jsonGenerator, SerializerProvider serializerProvider) throws IOException, JsonProcessingException {
       jsonGenerator.writeString(dateFormat.format(date));
   }
}
@JsonDeserialize(using = DateDeserializer.class)
@JsonSerialize(using = DateSerializer.class)
public class Event {
   private String name;
   private Date date;
   public Event(String name, Date date) {
       this.name = name;
       this.date = date;
   }
   public String getName() {
       return name;
   }
   public void setName(String name) {
       this.name = name;
   }
   public Date getDate() {
       return date;
   }
   public void setDate(Date date) {
       this.date = date;
   }
}

使用@JsonTypeName自定义类型名称

有时候，我们希望在Json数据中使用自定义的类型名称，而不是Java类的名称。可以使用@JsonTypeName注解来实现。具体代码如下：

@JsonTypeInfo(use = JsonTypeInfo.Id.NAME, property = "type")
@JsonSubTypes({
   @JsonSubTypes.Type(value = Dog.class, name = "dog"),
   @JsonSubTypes.Type(value = Cat.class, name = "cat"),
   @JsonSubTypes.Type(value = Fish.class, name = "fish")
})
public abstract class Animal {
   ...
}
@JsonTypeName("dog")
public class Dog extends Animal {
   ...
}

性能优化

避免重复解析

在进行Json序列化和反序列化时，我们可能会重复解析同一个Json数据。为了提高性能，我们可以使用ObjectMapper类的readTree()方法将Json数据解析成JsonNode对象，并在需要的时候对其进行操作。具体代码如下：

JsonNode root = objectMapper.readTree(json);
JsonNode nameNode = root.path("name");
String name = nameNode.asText();

使用缓存机制

在进行Json序列化和反序列化时，我们可以使用缓存机制来提高性能。Jackson库提供了一个ObjectReader类，它可以缓存Json数据的解析结果，并在下次解析相同的Json数据时直接返回缓存结果，从而避免重复解析。具体代码如下：

ObjectReader reader = objectMapper.readerFor(new TypeReference<List<Animal>>() {});
List<Animal> animals = reader.readValue(json);

注意事项与最佳实践

处理不同版本的数据结构

在进行Json序列化和反序列化时，我们需要考虑到数据结构的版本变化。如果数据结构发生变化，我们需要进行相应的兼容处理，以确保新版本的程序能够正确地处理旧版本的数据。为了处理不同版本的数据结构，我们可以使用@JsonCreator和@JsonValue注解来自定义对象的构造函数和toString()方法。

使用@JsonSubTypes的局限性

使用@JsonSubTypes注解时，需要注意它的局限性。它只能用于序列化和反序列化Java对象，无法用于处理基本类型和数组类型。

安全性考虑

在进行Json序列化和反序列化时，我们需要考虑到安全性问题。由于Json数据是开放的，存在被恶意篡改和注入的风险。为了防止这种风险，我们可以使用@JsonInclude注解来控制序列化时包含的属性，以及使用@JsonCreator和@JsonValue注解来限制反序列化的输入。此外，我们还可以使用JsonNode对象来手动解析Json数据，以避免使用反序列化机制。

来源：https://juejin.cn/post/7237082256479698999