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c# 如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的json解析器

 更新時(shí)間:2020年07月20日 10:33:18   作者:NewAI  
這篇文章主要介紹了c# 如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的json解析器,文中講解非常細(xì)致,代碼幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí),感興趣的朋友可以了解下

一、JSON格式介紹

  • JSON(JavaScript Object Notation) 是一種輕量級(jí)的數(shù)據(jù)交換格式。相對(duì)于另一種數(shù)據(jù)交換格式 XML,JSON 有著很多優(yōu)點(diǎn)。例如易讀性更好,占用空間更少等。在 web 應(yīng)用開(kāi)發(fā)領(lǐng)域內(nèi),得益于 JavaScript 對(duì) JSON 提供的良好支持,JSON 要比 XML 更受開(kāi)發(fā)人員青睞。所以作為開(kāi)發(fā)人員,如果有興趣的話(huà),還是應(yīng)該深入了解一下 JSON 相關(guān)的知識(shí)。本著探究 JSON 原理的目的,我將會(huì)在這篇文章中詳細(xì)向大家介紹一個(gè)簡(jiǎn)單的JSON解析器的解析流程和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。由于 JSON 本身比較簡(jiǎn)單,解析起來(lái)也并不復(fù)雜。所以如果大家感興趣的話(huà),在看完本文后,不妨自己動(dòng)手實(shí)現(xiàn)一個(gè) JSON 解析器。好了,其他的話(huà)就不多說(shuō)了,接下來(lái)讓我們移步到重點(diǎn)章節(jié)吧。
  • 在線(xiàn)JOSN校驗(yàn)格式化工具 如果在解析字符串的時(shí)候,拿不準(zhǔn)這個(gè)是不是正確的JOSN,你可以在這個(gè)上面測(cè)試一下,有利于對(duì)自己代碼的測(cè)試

二、解析原理介紹

  • 解析對(duì)象{}

對(duì)象結(jié)構(gòu)是{"Key":[值]}的格式,所以先解析到Key字符串,將Key解析出來(lái),然后在解析到值,因?yàn)橹涤锌赡苁恰咀址?、值?lèi)型、布爾類(lèi)型、對(duì)象、數(shù)組、null】所以需要根據(jù)前綴得到類(lèi)型,并調(diào)用相應(yīng)的解析方法,循環(huán)解析到“}”對(duì)象結(jié)尾

  • 解析數(shù)組[]

對(duì)象的結(jié)構(gòu)是[[值],[值]],因?yàn)橹涤锌赡苁恰咀址?、值?lèi)型、布爾類(lèi)型、對(duì)象、數(shù)組、null】所以需要根據(jù)前綴得到類(lèi)型,并調(diào)用相應(yīng)的解析方法,循環(huán)解析到]數(shù)組結(jié)尾

  • 解析字符串

循環(huán)解析,需要判斷是否遇到轉(zhuǎn)義符\如果遇到,當(dāng)前字符的下一個(gè)字符將是作為普通字符存入結(jié)果,如果遇到非轉(zhuǎn)義的 " 字符則退出字符串讀取方法,并返回結(jié)果

  • 解析值類(lèi)型

循環(huán)拉取[0-9]包括.符號(hào),然后調(diào)用轉(zhuǎn)換成double類(lèi)型方法

  • 解析布爾類(lèi)型

轉(zhuǎn)判斷是 true 還是 false

  • 解析null

轉(zhuǎn)判斷是否為 null

解析元素流程圖

解析方法列表

方法名 方法作用
AnalysisJson 解析JSON字符串為C#數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
AnalysisJsonObject 解析JSON字符串為對(duì)象結(jié)構(gòu)
AnalysisJsonArray 解析JSON字符串為數(shù)組結(jié)構(gòu)
ReadElement 讀取出一個(gè)JSON結(jié)構(gòu)
ReadJsonNumber 讀取出一個(gè)值類(lèi)型結(jié)構(gòu)
ReadJsonNull 讀取出一個(gè)null結(jié)構(gòu)
ReadJsonFalse 讀取出一個(gè)false結(jié)構(gòu)
ReadJsonTrue 讀取出一個(gè)true結(jié)構(gòu)
ReadString 讀取出一個(gè)字符串結(jié)構(gòu)
ReadToNonBlankIndex 讀取到非空白字符下標(biāo)位置

例1 解析JSON

{"Name":"張三","Age":18}

1.解析第一個(gè)字符{發(fā)現(xiàn)是JSON對(duì)象結(jié)構(gòu),調(diào)用AnalysisJsonObject方法來(lái)解析JSON對(duì)象格式

2.解析對(duì)象的方法開(kāi)始循環(huán)解析 Key-Value結(jié)構(gòu)直到}對(duì)象尾部字符

  • 先解析Key結(jié)構(gòu)調(diào)用 ReadString來(lái)進(jìn)行解析出Key字符串從而得到Name這個(gè)值
  • 然后解析Value因?yàn)橹悼赡苁侨我饨Y(jié)構(gòu)所以調(diào)用ReadElement來(lái)解析出一個(gè)JSON結(jié)構(gòu)
  • 讀取第一個(gè)字符得到"從而知道這個(gè)Value是一個(gè)字符串,調(diào)用方法ReadString來(lái)讀取到這個(gè)Value的值張三
  • 讀取下一個(gè)字符發(fā)現(xiàn)不是JSON對(duì)象的結(jié)尾字符}是,字符代表下面還存在一個(gè)Key-Value結(jié)構(gòu),繼續(xù)讀取
  • 先解析Key結(jié)構(gòu)調(diào)用 ReadString來(lái)進(jìn)行解析出Key字符串從而得到Age這個(gè)值
  • 然后解析Value因?yàn)橹悼赡苁侨我饨Y(jié)構(gòu)所以調(diào)用ReadElement來(lái)解析出一個(gè)JSON結(jié)構(gòu)
  • 讀取第一個(gè)字符發(fā)現(xiàn)是1是數(shù)字,代表下面的這個(gè)結(jié)構(gòu)是數(shù)值類(lèi)型調(diào)用方法ReadJsonNumber來(lái)讀取數(shù)值類(lèi)型
  • 讀取下一個(gè)字符發(fā)現(xiàn)是}是JSON對(duì)象的結(jié)尾字符,退出JSON對(duì)象解析,返回解析的JSON對(duì)象結(jié)構(gòu)實(shí)例

例2 解析JSON

[{"科目":"語(yǔ)文","成績(jī)":99}]

1.解析第一個(gè)字符[發(fā)現(xiàn)是JSON數(shù)組結(jié)構(gòu),調(diào)用方法AnalysisJsonArray方法來(lái)解析出JSON數(shù)組結(jié)構(gòu)

解析循環(huán)解析JSON數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)直到遇到]數(shù)組結(jié)構(gòu)結(jié)尾字符

因?yàn)閿?shù)組中每個(gè)元素都是可能是任意類(lèi)型數(shù)據(jù),所以調(diào)用ReadElement方法來(lái)解析值

讀取值的第一個(gè)字符{發(fā)現(xiàn)是JSON對(duì)象類(lèi)型調(diào)用AnalysisJsonObject方法解析JSON對(duì)象

先解析Key結(jié)構(gòu)調(diào)用 ReadString來(lái)進(jìn)行解析出Key字符串從而得到科目這個(gè)值

然后解析Value因?yàn)橹悼赡苁侨我饨Y(jié)構(gòu)所以調(diào)用ReadElement來(lái)解析出一個(gè)JSON結(jié)構(gòu)

讀取第一個(gè)字符得到"從而知道這個(gè)Value是一個(gè)字符串,調(diào)用方法ReadString來(lái)讀取到這個(gè)Value的值語(yǔ)文

讀取下一個(gè)字符發(fā)現(xiàn)不是JSON對(duì)象的結(jié)尾字符}是,字符代表下面還存在一個(gè)Key-Value結(jié)構(gòu),繼續(xù)讀取

先解析Key結(jié)構(gòu)調(diào)用 ReadString來(lái)進(jìn)行解析出Key字符串從而得到成績(jī)這個(gè)值

然后解析Value因?yàn)橹悼赡苁侨我饨Y(jié)構(gòu)所以調(diào)用ReadElement來(lái)解析出一個(gè)JSON結(jié)構(gòu)

讀取第一個(gè)字符發(fā)現(xiàn)是9是數(shù)字,代表下面的這個(gè)結(jié)構(gòu)是數(shù)值類(lèi)型調(diào)用方法ReadJsonNumber來(lái)讀取數(shù)值類(lèi)型

讀取下一個(gè)字符發(fā)現(xiàn)是}是JSON對(duì)象的結(jié)尾字符,退出JSON對(duì)象解析,返回解析的JSON對(duì)象結(jié)構(gòu)實(shí)例

讀取下一個(gè)字符發(fā)現(xiàn)是]JSON數(shù)組的結(jié)尾,退出解析JSON數(shù)組,返回解析的JSON數(shù)組結(jié)構(gòu)實(shí)例

三、代碼實(shí)現(xiàn)

  /// <summary>
  /// JSON解析類(lèi)型
  /// </summary>
  public static class JsonConvert
  {
    /// <summary>
    /// 解析JSON
    /// </summary>
    /// <param name="text">待解析的JSON字符串</param>
    /// <returns>解析完成的JSON結(jié)構(gòu)對(duì)象</returns>
    public static JsonElement AnalysisJson(string text)
    {
      var index = 0;
      //讀取到非空白字符
      ReadToNonBlankIndex(text, ref index);
      if (text[index++] == '[')
        //解析數(shù)組
        return AnalysisJsonArray(text, ref index);
      //解析對(duì)象
      return AnalysisJsonObject(text, ref index);
    }

    /// <summary>
    /// 解析JSON對(duì)象
    /// </summary>
    /// <param name="text">JSON字符串</param>
    /// <param name="index">開(kāi)始索引位置</param>
    /// <returns>JSON對(duì)象</returns>
    private static JsonObject AnalysisJsonObject(string text, ref int index)
    {
      var jsonArray = new JsonObject();
      do
      {
        ReadToNonBlankIndex(text, ref index);
        if (text[index] != '"') throw new JsonAnalysisException($"不能識(shí)別的字符“{text[index]}”!應(yīng)為“\"”",index);
        index++;
        //讀取字符串
        var name = ReadString(text, ref index);
        ReadToNonBlankIndex(text, ref index);
        if (text[index] != ':') throw new JsonAnalysisException($"不能識(shí)別的字符“{text[index]}”!",index);
        index++;
        ReadToNonBlankIndex(text, ref index);
        if (jsonArray.ContainsKey(name)) throw new JsonAnalysisException($"已經(jīng)添加鍵值:“{name}”",index);
        //讀取下一個(gè)Element
        jsonArray.Add(name, ReadElement(text, ref index));
        //讀取到非空白字符
        ReadToNonBlankIndex(text, ref index);
      } while (text[index++] != '}');

      return jsonArray;
    }

    /// <summary>
    /// 解析JSON數(shù)組
    /// </summary>
    /// <param name="text">JSON字符串</param>
    /// <param name="index">開(kāi)始索引位置</param>
    /// <returns>JSON數(shù)組</returns>
    private static JsonArray AnalysisJsonArray(string text, ref int index)
    {
      var jsonArray = new JsonArray();
      do
      {
        ReadToNonBlankIndex(text, ref index);
        //讀取下一個(gè)Element
        jsonArray.Add(ReadElement(text, ref index));
        //讀取到非空白字符
        ReadToNonBlankIndex(text, ref index);
      } while (text[index++] != ']');

      return jsonArray;
    }

    /// <summary>
    /// 讀取JSONElement
    /// </summary>
    /// <param name="text">字符串</param>
    /// <param name="index">開(kāi)始下標(biāo)</param>
    /// <returns>下一個(gè)Element</returns>
    private static JsonElement ReadElement(string text, ref int index)
    {
      switch (text[index++])
      {
        case '[':
          return AnalysisJsonArray(text, ref index);
        case '{':
          return AnalysisJsonObject(text, ref index);
        case '"':
          return new JsonString(ReadString(text, ref index));
        case 't':
          return ReadJsonTrue(text, ref index);
        case 'f':
          return ReadJsonFalse(text, ref index);
        case 'n':
          return ReadJsonNull(text, ref index);
        case '0':
        case '1':
        case '2':
        case '3':
        case '4':
        case '5':
        case '6':
        case '7':
        case '8':
        case '9':
          return ReadJsonNumber(text, ref index);
        default:
          throw new JsonAnalysisException($"未知Element“{text[index]}”應(yīng)該為【[、{{、\"、true、false、null】", index);
      }
    }

    /// <summary>
    /// 讀取值類(lèi)型
    /// </summary>
    /// <param name="text">JSON字符串</param>
    /// <param name="index">開(kāi)始索引</param>
    /// <returns>JSON數(shù)值類(lèi)型</returns>
    private static JsonNumber ReadJsonNumber(string text, ref int index)
    {
      var i = index;
      while (i < text.Length && char.IsNumber(text[i]) || text[i] == '.') i++;
      if (double.TryParse(text.Substring(index - 1, i - index + 1), out var value))
      {
        index = i;
        return new JsonNumber(value);
      }

      throw new JsonAnalysisException("不能識(shí)別的數(shù)字類(lèi)型!", i);
    }

    /// <summary>
    /// 讀取NULL
    /// </summary>
    /// <param name="text">JSON字符串</param>
    /// <param name="index">開(kāi)始索引</param>
    /// <returns>讀取NULL</returns>
    private static JsonNull ReadJsonNull(string text, ref int index)
    {
      if (text[index++] == 'u' &&
        text[index++] == 'l' &&
        text[index++] == 'l')
      {
        return new JsonNull();
      }

      throw new JsonAnalysisException("讀取null出錯(cuò)!", index);
    }

    /// <summary>
    /// 讀取FALSE
    /// </summary>
    /// <param name="text">JSON字符串</param>
    /// <param name="index">開(kāi)始索引</param>
    /// <returns>布爾值-假</returns>
    private static JsonBoolean ReadJsonFalse(string text, ref int index)
    {
      if (text[index++] == 'a' &&
        text[index++] == 'l' &&
        text[index++] == 's' &&
        text[index++] == 'e')
      {
        return new JsonBoolean(false);
      }

      throw new JsonAnalysisException("讀取布爾值出錯(cuò)!", index);
    }

    /// <summary>
    /// 讀取TRUE
    /// </summary>
    /// <param name="text">JSON字符串</param>
    /// <param name="index">開(kāi)始索引</param>
    /// <returns>布爾值-真</returns>
    private static JsonBoolean ReadJsonTrue(string text, ref int index)
    {
      if (text[index++] == 'r' &&
        text[index++] == 'u' &&
        text[index++] == 'e')
      {
        return new JsonBoolean(true);
      }
      throw new JsonAnalysisException("讀取布爾值出錯(cuò)!",index);
    }

    /// <summary>
    /// 讀取字符串
    /// </summary>
    /// <param name="text">JSON字符串</param>
    /// <param name="index">開(kāi)始索引</param>
    /// <returns>字符串值</returns>
    private static string ReadString(string text, ref int index)
    {
      //是否處于轉(zhuǎn)義狀態(tài)
      var value = new StringBuilder();
      while (index < text.Length)
      {
        var c = text[index++];
        if (c == '\\')
        {
          value.Append('\\');
          if (index >= text.Length)
            throw new JsonAnalysisException("未知的結(jié)尾!",index);
          c = text[index++];
          value.Append(c);
          if (c == 'u')
          {
            for (int i = 0; i < 4; i++)
            {
              c = text[index++];
              if (IsHex(c))
              {
                value.Append(c);
              }
              else
              {
                throw new JsonAnalysisException("不是有效的Unicode字符!",index);
              }
            }
          }
        }
        else if (c == '"')
        {
          break;
        }
        else if (c == '\r' || c == '\n')
        {
          throw new JsonAnalysisException("傳入的JSON字符串內(nèi)容中不允許有換行!",index);
        }
        else
        {
          value.Append(c);
        }
      }

      return value.ToString();
    }

    /// <summary>
    /// 判斷是否為16進(jìn)制字符
    /// </summary>
    private static bool IsHex(char c)
    {
      return c >= '0' && c <= '9' || c >= 'a' && c <= 'z' || c >= 'A' && c <= 'Z';
    }

    /// <summary>
    /// 讀取到非空白字符
    /// </summary>
    /// <param name="text">字符串</param>
    /// <param name="index">開(kāi)始下標(biāo)</param>
    /// <returns>非空白字符下標(biāo)</returns>
    private static void ReadToNonBlankIndex(string text, ref int index)
    {
      while (index < text.Length && char.IsWhiteSpace(text[index])) index++;
    }
  }

完整DEMO代碼下載

Github項(xiàng)目地址(會(huì)持續(xù)更新):DEMO代碼

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