如何编写一个JSON解析器_H5之家 - 中国HTML5教程资源分享第一站

编写一个JSON解析器实际上就是一个函数，它的输入是一个表示JSON的字符串，输出是结构化的对应到语言本身的数据结构。

和XML相比，JSON本身结构非常简单，并且仅有几种数据类型，以Java为例，对应的数据结构是：

解析JSON和解析XML类似，最终都是解析为内存的一个对象。出于效率考虑，使用流的方式几乎是唯一选择，也就是解析器只从头扫描一遍JSON字符串，就完整地解析出对应的数据结构。

本质上解析器就是一个状态机，只要按照JSON定义的格式（参考，正确实现状态转移即可。但是为了简化代码，我们也没必要完整地实现一个字符一个字符的状态转移。

解析器的输入应该是一个字符流，所以，第一步是获得Reader，以便能不断地读入下一个字符。

在解析的过程中，我们经常要根据下一个字符来决定状态跳转，此时又涉及到回退的问题，就是某些时候不能用next()取下一个字符，而是用peek()取下一个字符，但字符流的指针不移动。所以，Reader接口不能满足这个需求，应当进一步封装一个CharReader，它可以实现：

JSON解析比其他文本解析要简单的地方在于，任何JSON数据类型，只需要根据下一个字符即可确定，仔细总结可以发现，如果peek()返回的字符是某个字符，就可以期望读取的数据类型：

但是单个字符要匹配的状态太多了，需要进一步把字符流变为Token，可以总结出如下几种Token：

然后，将CharReader进一步封装为TokenReader，提供以下接口：

由于JSON的Object和Array可以嵌套，在读取过程中，使用一个栈来存储Object和Array是必须的。每当我们读到一个BEGIN_OBJECT时，就创建一个Map并压栈；每当读到一个BEGIN_ARRAY时，就创建一个List并压栈；每当读到一个END_OBJECT和END_ARRAY时，就弹出栈顶元素，并根据新的栈顶元素判断是否压栈。此外，读到Object的Key也必须压栈，读到后面的Value后将Key-Value压入栈顶的Map。

如果读到END_DOCUMENT时，栈恰好只剩下一个元素，则读取正确，将该元素返回，读取结束。如果栈剩下不止一个元素，则JSON文档格式不正确。

最后，JsonReader的核心解析代码parse()就是负责从TokenReader中不断读取Token，根据当前状态操作，然后设定下一个Token期望的状态，如果与期望状态不符，则JSON的格式无效。起始状态被设定为STATUS_EXPECT_SINGLE_VALUE | STATUS_EXPECT_BEGIN_OBJECT | STATUS_EXPECT_BEGIN_ARRAY，即期望读取到单个value、{或[。循环的退出点是读取到END_DOCUMENT时。

public class JsonReader { TokenReader reader; public Object parse() { Stack stack = new Stack(); int status = STATUS_EXPECT_SINGLE_VALUE | STATUS_EXPECT_BEGIN_OBJECT | STATUS_EXPECT_BEGIN_ARRAY; for (;;) { Token currentToken = reader.readNextToken(); switch (currentToken) { case BOOLEAN: if (hasStatus(STATUS_EXPECT_SINGLE_VALUE)) { // single boolean: Boolean bool = reader.readBoolean(); stack.push(StackValue.newJsonSingle(bool)); status = STATUS_EXPECT_END_DOCUMENT; continue; } if (hasStatus(STATUS_EXPECT_OBJECT_VALUE)) { Boolean bool = reader.readBoolean(); String key = stack.pop(StackValue.TYPE_OBJECT_KEY).valueAsKey(); stack.peek(StackValue.TYPE_OBJECT).valueAsObject().put(key, bool); status = STATUS_EXPECT_COMMA | STATUS_EXPECT_END_OBJECT; continue; } if (hasStatus(STATUS_EXPECT_ARRAY_VALUE)) { Boolean bool = reader.readBoolean(); stack.peek(StackValue.TYPE_ARRAY).valueAsArray().add(bool); status = STATUS_EXPECT_COMMA | STATUS_EXPECT_END_ARRAY; continue; } throw new JsonParseException("Unexpected boolean.", reader.reader.readed); case NULL: if (hasStatus(STATUS_EXPECT_SINGLE_VALUE)) { // single null: reader.readNull(); stack.push(StackValue.newJsonSingle(null)); status = STATUS_EXPECT_END_DOCUMENT; continue; } if (hasStatus(STATUS_EXPECT_OBJECT_VALUE)) { reader.readNull(); String key = stack.pop(StackValue.TYPE_OBJECT_KEY).valueAsKey(); stack.peek(StackValue.TYPE_OBJECT).valueAsObject().put(key, null); status = STATUS_EXPECT_COMMA | STATUS_EXPECT_END_OBJECT; continue; } if (hasStatus(STATUS_EXPECT_ARRAY_VALUE)) { reader.readNull(); stack.peek(StackValue.TYPE_ARRAY).valueAsArray().add(null); status = STATUS_EXPECT_COMMA | STATUS_EXPECT_END_ARRAY; continue; } throw new JsonParseException("Unexpected null.", reader.reader.readed); case NUMBER: if (hasStatus(STATUS_EXPECT_SINGLE_VALUE)) { // single number: Number number = reader.readNumber(); stack.push(StackValue.newJsonSingle(number)); status = STATUS_EXPECT_END_DOCUMENT; continue; } if (hasStatus(STATUS_EXPECT_OBJECT_VALUE)) { Number number = reader.readNumber(); String key = stack.pop(StackValue.TYPE_OBJECT_KEY).valueAsKey(); stack.peek(StackValue.TYPE_OBJECT).valueAsObject().put(key, number); status = STATUS_EXPECT_COMMA | STATUS_EXPECT_END_OBJECT; continue; } if (hasStatus(STATUS_EXPECT_ARRAY_VALUE)) { Number number = reader.readNumber(); stack.peek(StackValue.TYPE_ARRAY).valueAsArray().add(number); status = STATUS_EXPECT_COMMA | STATUS_EXPECT_END_ARRAY; continue; } throw new JsonParseException("Unexpected number.", reader.reader.readed); case STRING: if (hasStatus(STATUS_EXPECT_SINGLE_VALUE)) { // single string: String str = reader.readString(); stack.push(StackValue.newJsonSingle(str)); status = STATUS_EXPECT_END_DOCUMENT; continue; } if (hasStatus(STATUS_EXPECT_OBJECT_KEY)) { String str = reader.readString(); stack.push(StackValue.newJsonObjectKey(str)); status = STATUS_EXPECT_COLON; continue; } if (hasStatus(STATUS_EXPECT_OBJECT_VALUE)) { String str = reader.readString(); String key = stack.pop(StackValue.TYPE_OBJECT_KEY).valueAsKey(); stack.peek(StackValue.TYPE_OBJECT).valueAsObject().put(key, str); status = STATUS_EXPECT_COMMA | STATUS_EXPECT_END_OBJECT; continue; } if (hasStatus(STATUS_EXPECT_ARRAY_VALUE)) { String str = reader.readString(); stack.peek(StackValue.TYPE_ARRAY).valueAsArray().add(str); status = STATUS_EXPECT_COMMA | STATUS_EXPECT_END_ARRAY; continue; } throw new JsonParseException("Unexpected char \'\"\'.", reader.reader.readed); case SEP_COLON: // : if (status == STATUS_EXPECT_COLON) { status = STATUS_EXPECT_OBJECT_VALUE | STATUS_EXPECT_BEGIN_OBJECT | STATUS_EXPECT_BEGIN_ARRAY; continue; } throw new JsonParseException("Unexpected char \':\'.", reader.reader.readed); case SEP_COMMA: // , if (hasStatus(STATUS_EXPECT_COMMA)) { if (hasStatus(STATUS_EXPECT_END_OBJECT)) { status = STATUS_EXPECT_OBJECT_KEY; continue; } if (hasStatus(STATUS_EXPECT_END_ARRAY)) { status = STATUS_EXPECT_ARRAY_VALUE | STATUS_EXPECT_BEGIN_ARRAY | STATUS_EXPECT_BEGIN_OBJECT; continue; } } throw new JsonParseException("Unexpected char \',\'.", reader.reader.readed); case END_ARRAY: if (hasStatus(STATUS_EXPECT_END_ARRAY)) { StackValue array = stack.pop(StackValue.TYPE_ARRAY); if (stack.isEmpty()) { stack.push(array); status = STATUS_EXPECT_END_DOCUMENT; continue; } int type = stack.getTopValueType(); if (type == StackValue.TYPE_OBJECT_KEY) { // key: [ CURRENT ] ,} String key = stack.pop(StackValue.TYPE_OBJECT_KEY).valueAsKey(); stack.peek(StackValue.TYPE_OBJECT).valueAsObject().put(key, array.value); status = STATUS_EXPECT_COMMA | STATUS_EXPECT_END_OBJECT; continue; } if (type == StackValue.TYPE_ARRAY) { // xx, xx, [CURRENT] ,] stack.peek(StackValue.TYPE_ARRAY).valueAsArray().add(array.value); status = STATUS_EXPECT_COMMA | STATUS_EXPECT_END_ARRAY; continue; } } throw new JsonParseException("Unexpected char: \']\'.", reader.reader.readed); case END_OBJECT: if (hasStatus(STATUS_EXPECT_END_OBJECT)) { StackValue object = stack.pop(StackValue.TYPE_OBJECT); if (stack.isEmpty()) { // root object: stack.push(object); status = STATUS_EXPECT_END_DOCUMENT; continue; } int type = stack.getTopValueType(); if (type == StackValue.TYPE_OBJECT_KEY) { String key = stack.pop(StackValue.TYPE_OBJECT_KEY).valueAsKey(); stack.peek(StackValue.TYPE_OBJECT).valueAsObject().put(key, object.value); status = STATUS_EXPECT_COMMA | STATUS_EXPECT_END_OBJECT; continue; } if (type == StackValue.TYPE_ARRAY) { stack.peek(StackValue.TYPE_ARRAY).valueAsArray().add(object.value); status = STATUS_EXPECT_COMMA | STATUS_EXPECT_END_ARRAY; continue; } } throw new JsonParseException("Unexpected char: \'}\'.", reader.reader.readed); case END_DOCUMENT: if (hasStatus(STATUS_EXPECT_END_DOCUMENT)) { StackValue v = stack.pop(); if (stack.isEmpty()) { return v.value; } } throw new JsonParseException("Unexpected EOF.", reader.reader.readed); case BEGIN_ARRAY: if (hasStatus(STATUS_EXPECT_BEGIN_ARRAY)) { stack.push(StackValue.newJsonArray(this.jsonArrayFactory.createJsonArray())); status = STATUS_EXPECT_ARRAY_VALUE | STATUS_EXPECT_BEGIN_OBJECT | STATUS_EXPECT_BEGIN_ARRAY | STATUS_EXPECT_END_ARRAY; continue; } throw new JsonParseException("Unexpected char: \'[\'.", reader.reader.readed); case BEGIN_OBJECT: if (hasStatus(STATUS_EXPECT_BEGIN_OBJECT)) { stack.push(StackValue.newJsonObject(this.jsonObjectFactory.createJsonObject())); status = STATUS_EXPECT_OBJECT_KEY | STATUS_EXPECT_BEGIN_OBJECT | STATUS_EXPECT_END_OBJECT; continue; } throw new JsonParseException("Unexpected char: \'{\'.", reader.reader.readed); } } } }

详细源码请参考：https://github.com/michaelliao/jsonstream。

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