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【JS-8-Json】深入理解JSON语法及Java中的JSON操作

news 2025/8/10 7:30:14

1. JSON简介

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，它基于ECMAScript的一个子集，采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据。

1.1 JSON的主要特点

易于人阅读和编写
易于机器解析和生成
支持多种数据结构：对象、数组、字符串、数字、布尔值和null
网络传输效率高（相比XML更简洁）

2. JSON语法格式详解

2.1 JSON基本结构

JSON由两种基本结构组成：

键值对集合：在各种语言中被实现为对象、记录、字典等
值的有序列表：在大多数语言中被实现为数组、列表等

2.2 JSON值类型

JSON支持以下数据类型：

类型	示例
对象	`{"name":"John"}`
数组	`[1, 2, 3]`
字符串	`"hello"`
数字	`123` 或 `12.3`
布尔值	`true` 或 `false`
null	`null`

2.3 JSON对象

JSON对象是一个无序的键值对集合，用花括号{}包围：

{"name": "John","age": 30,"isStudent": false,"address": {"street": "123 Main St","city": "New York"},"hobbies": ["reading", "swimming"]
}

语法规则：

键必须是字符串，用双引号括起来
值可以是任意JSON数据类型
键值对之间用逗号分隔
最后一个键值对后不能有逗号

2.4 JSON数组

JSON数组是值的有序集合，用方括号[]包围：

["apple","banana","orange",{"fruit": "grape","color": "purple"},[1, 2, 3]
]

语法规则：

数组元素可以是任意JSON数据类型
元素之间用逗号分隔
最后一个元素后不能有逗号

2.5 JSON字符串

JSON字符串必须用双引号括起来，支持以下转义字符：

转义序列	含义
`\"`	双引号
`\\`	反斜杠
`\/`	正斜杠
`\b`	退格
`\f`	换页
`\n`	换行
`\r`	回车
`\t`	水平制表符
`\uXXXX`	Unicode字符

示例：

{"message": "Hello,\nWorld!","unicode": "\u03A9"  // 希腊字母Ω
}

3. Java中的JSON操作

Java中有多个流行的库可用于处理JSON，包括：

org.json (官方JSON库)
Gson (Google)
Jackson
Fastjson (阿里)

下面我们以Gson和Jackson为例进行介绍。

3.1 使用Gson处理JSON

3.1.1 添加依赖

Maven:

<dependency><groupId>com.google.code.gson</groupId><artifactId>gson</artifactId><version>2.8.9</version>
</dependency>

Gradle:

implementation 'com.google.code.gson:gson:2.8.9'

3.1.2 基本操作

Java对象转JSON（序列化）：

import com.google.gson.Gson;class Person {private String name;private int age;private boolean isStudent;// 构造方法、getter和setter省略
}public class Main {public static void main(String[] args) {Person person = new Person("John", 30, false);Gson gson = new Gson();String json = gson.toJson(person);System.out.println(json);// 输出: {"name":"John","age":30,"isStudent":false}}
}

JSON转Java对象（反序列化）：

String json = "{\"name\":\"John\",\"age\":30,\"isStudent\":false}";
Person person = gson.fromJson(json, Person.class);
System.out.println(person.getName());  // 输出: John

处理复杂对象：

import java.util.List;class Address {private String street;private String city;// getter和setter省略
}class ComplexPerson {private String name;private Address address;private List<String> hobbies;// getter和setter省略
}// 使用示例
ComplexPerson person = new ComplexPerson();
person.setName("Alice");
person.setAddress(new Address("123 Main St", "New York"));
person.setHobbies(List.of("Reading", "Swimming"));Gson gson = new Gson();
String json = gson.toJson(person);
System.out.println(json);
// 输出: {"name":"Alice","address":{"street":"123 Main St","city":"New York"},"hobbies":["Reading","Swimming"]}

3.2 使用Jackson处理JSON

3.2.1 添加依赖

Maven:

<dependency><groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId><artifactId>jackson-databind</artifactId><version>2.13.0</version>
</dependency>

Gradle:

implementation 'com.fasterxml.jackson.core:jackson-databind:2.13.0'

3.2.2 基本操作

Java对象转JSON：

import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;public class Main {public static void main(String[] args) throws Exception {Person person = new Person("John", 30, false);ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();String json = mapper.writeValueAsString(person);System.out.println(json);// 输出: {"name":"John","age":30,"isStudent":false}}
}

JSON转Java对象：

String json = "{\"name\":\"John\",\"age\":30,\"isStudent\":false}";
Person person = mapper.readValue(json, Person.class);
System.out.println(person.getName());  // 输出: John

处理日期格式：

import java.util.Date;class Event {private String name;private Date date;// getter和setter省略
}ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
// 设置日期格式
mapper.setDateFormat(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));Event event = new Event("Meeting", new Date());
String json = mapper.writeValueAsString(event);
System.out.println(json);
// 输出: {"name":"Meeting","date":"2023-05-20 14:30:00"}

3.3 JSON与集合操作

List转JSON：

List<Person> people = List.of(new Person("John", 30, false),new Person("Alice", 25, true)
);Gson gson = new Gson();
String json = gson.toJson(people);
System.out.println(json);
// 输出: [{"name":"John","age":30,"isStudent":false},{"name":"Alice","age":25,"isStudent":true}]

JSON转List：

String json = "[{\"name\":\"John\",\"age\":30,\"isStudent\":false},{\"name\":\"Alice\",\"age\":25,\"isStudent\":true}]";// 使用Gson
Type personListType = new TypeToken<List<Person>>(){}.getType();
List<Person> people = gson.fromJson(json, personListType);// 使用Jackson
List<Person> people = mapper.readValue(json, new TypeReference<List<Person>>(){});

3.4 处理JSON中的特殊结构

处理JSON数组：

String jsonArray = "[1, 2, 3, 4, 5]";// 使用Gson
int[] numbers = gson.fromJson(jsonArray, int[].class);// 使用Jackson
int[] numbers = mapper.readValue(jsonArray, int[].class);

处理嵌套JSON：

String complexJson = """
{"name": "Company Inc","employees": [{"name": "John", "age": 30},{"name": "Alice", "age": 25}],"departments": {"sales": {"head": "Mike", "size": 10},"it": {"head": "Sarah", "size": 15}}
}
""";// 使用Jackson
JsonNode rootNode = mapper.readTree(complexJson);
String companyName = rootNode.get("name").asText();
JsonNode employees = rootNode.get("employees");
String firstEmployeeName = employees.get(0).get("name").asText();
int itDepartmentSize = rootNode.path("departments").path("it").path("size").asInt();