c# 如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的json解析器
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 更受開發(fā)人員青睞。所以作為開發(fā)人員,如果有興趣的話,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 本身比較簡單,解析起來也并不復(fù)雜。所以如果大家感興趣的話,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,其他的話就不多說了,接下來讓我們移步到重點(diǎn)章節(jié)吧。
- 在線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,然后在解析到值,因?yàn)橹涤锌赡苁恰咀址?、值類型、布爾類型、?duì)象、數(shù)組、null】所以需要根據(jù)前綴得到類型,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?、值類型、布爾類型、?duì)象、數(shù)組、null】所以需要根據(jù)前綴得到類型,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
- 解析值類型
循環(huán)拉取[0-9]包括.符號(hào),然后調(diào)用轉(zhuǎn)換成double類型方法
- 解析布爾類型
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方法來解析JSON對(duì)象格式
2.解析對(duì)象的方法開始循環(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)值類型調(diào)用方法ReadJsonNumber來讀取數(shù)值類型
- 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":"語文","成績":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型數(shù)據(jù),所以調(diào)用ReadElement方法來解析值
讀取值的第一個(gè)字符{發(fā)現(xiàn)是JSON對(duì)象類型調(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來讀取到這個(gè)Value的值語文
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來進(jìn)行解析出Key字符串從而得到成績這個(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)值類型調(diào)用方法ReadJsonNumber來讀取數(shù)值類型
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>
/// 讀取值類型
/// </summary>
/// <param name="text">JSON字符串</param>
/// <param name="index">開始索引</param>
/// <returns>JSON數(shù)值類型</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)字類型!", i);
}
/// <summary>
/// 讀取NULL
/// </summary>
/// <param name="text">JSON字符串</param>
/// <param name="index">開始索引</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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