用面向對象的方式操作 JSON 甚至還能做四則運算 JSON 庫

作者：crossoverJie 2022-07-04 08:16:43

至此算是我第一次利用編譯原理的知識解決了一點特定領域問題，在大學以及工作這些年一直覺得編譯原理比較高深，所以內心一直是抗拒的，但經過這段時間的學習和實踐慢慢的也掌握到了一點門道。

前言

在之前實現的 JSON 解析器?中當時只實現了將一個 JSON 字符串轉換為一個 JSONObject?，并沒有將其映射為一個具體的 struct?；如果想要獲取值就需要先做斷言將其轉換為 map 或者是切片再來獲，會比較麻煩。

decode, err := gjson.Decode(`{"glossary":{"title":"example glossary","age":1}}`)
 assert.Nil(t, err)
 glossary := v["glossary"].(map[string]interface{})
 assert.Equal(t, glossary["title"], "example glossary")
 assert.Equal(t, glossary["age"], 1)

但其實轉念一想，部分場景我們甚至我們只需要拿到 JSON? 中的某個字段的值，這樣還需要先聲明一個 struct 會略顯麻煩。

經過查詢發現已經有了一個類似的庫來解決該問題，https://github.com/tidwall/gjson 并且 star 數還很多（甚至名字都是一樣的??），說明這樣的需求大家還是很強烈的。

于是我也打算增加類似的功能，使用方式如下：

最后還加上了一個四則運算的功能。

面向對象的方式操作 JSON

因為功能類似，所以我參考了 tidwall? 的 API 但去掉一些我覺得暫時用不上的特性，并調整了一點語法。

當前這個版本只能通過確定的 key? 加上 .? 點符號訪問數據，如果是數組則用 [index]? 的方式訪問下標。[] 符號訪問數組我覺得要更符合直覺一些。

以下是一個包含多重嵌套 JSON 的訪問示例：

str := `
{
"name": "bob",
"age": 20,
"skill": {
    "lang": [
        {
            "go": {
                "feature": [
                    "goroutine",
                    "channel",
                    "simple",
                    true
                ]
            }
        }
    ]
}
}`

name := gjson.Get(str, "name")
assert.Equal(t, name.String(), "bob")

age := gjson.Get(str, "age")
assert.Equal(t, age.Int(), 20)

assert.Equal(t, gjson.Get(str,"skill.lang[0].go.feature[0]").String(), "goroutine")
assert.Equal(t, gjson.Get(str,"skill.lang[0].go.feature[1]").String(), "channel")
assert.Equal(t, gjson.Get(str,"skill.lang[0].go.feature[2]").String(), "simple")
assert.Equal(t, gjson.Get(str,"skill.lang[0].go.feature[3]").Bool(), true)

這樣的語法使用個人覺得還是滿符合直覺的，相信對使用者來說也比較簡單。

返回值參考了 tidwall? 使用了一個 Result 對象，它提供了多種方法可以方便的獲取各種類型的數據

func (r Result) String() string
func (r Result) Bool() bool
func (r Result) Int() int
func (r Result) Float() float64
func (r Result) Map() map[string]interface{}
func (r Result) Array() *[]interface{}
func (r Result) Exists() bool

比如使用 Map()/Array()? 這兩個函數可以將 JSON? 數據映射到 map? 和切片中，當然前提是傳入的語法返回的是一個合法 JSONObject 或數組。

實現原理

在實現之前需要先定義一個基本語法，主要支持以下四種用法：

單個key? 的查詢：Get(json,"name")
嵌套查詢：Get(json,"obj1.obj2.obj3.name")
數組查詢：Get(json,"obj.array[0]")
數組嵌套查詢：Get(json,"obj.array[0].obj2.obj3[1].name")

語法很簡單，符合我們日常接觸到語法規則，這樣便可以訪問到 JSON 數據中的任何一個值。

其實實現過程也不復雜，我們已經在上一文中實現將 JSON? 字符串轉換為一個 JSONObject 了。

這次只是額外再解析剛才定義的語法為 token?，然后解析該 token? 的同時再從生成好的 JSONObject 中獲取數據。

最后在解析完 token? 時拿到的 JSONObject 數據返回即可。

我們以這段查詢代碼為例：

首先第一步是對查詢語法做詞法分析，最終得到下圖的 token。

在詞法分析過程中也可以做簡單的語法校驗；比如如果包含數組查詢，并不是以 ] 符號結尾時就拋出語法錯誤。

接著我們遍歷語法的 token。如下圖所示：

每當遍歷到 token? 類型為 Key 時便從當前的 JSONObject 對象中獲取數據，并用獲取到的值替覆蓋為當前的 JSONObject。

其中每當遇到 . [ ]? 這樣的 token 時便消耗掉，直到我們將 token 遍歷完畢，這時將當前 JSONObject 返回即可。

在遍歷過程中當遇到非法格式時，比如 obj_list[1.]? 便會返回一個空的 JSONObject。

語法校驗這點其實也很容易辦到，因為根據我們的語法規則，Array? 中的 index? 后一定緊接的是一個 EndArray?，只要不是一個 EndArray 便能知道語法不合法了。

有興趣的可以看下解析過程的源碼：

https://github.com/crossoverJie/gjson/blob/cfbca51cc9bc0c77e6cb9c9ad3f964b2054b3826/json.go#L46

對 JSON 做四則運算

str := `{"name":"bob", "age":10,"magic":10.1, "score":{"math":[1,2]}}`
 result := GetWithArithmetic(str, "(age+age)*age+magic")
 assert.Equal(t, result.Float(), 210.1)
 result = GetWithArithmetic(str, "(age+age)*age")
 assert.Equal(t, result.Int(), 200)

 result = GetWithArithmetic(str, "(age+age) * age + score.math[0]")
 assert.Equal(t, result.Int(), 201)

 result = GetWithArithmetic(str, "(age+age) * age - score.math[0]")
 assert.Equal(t, result.Int(), 199)

 result = GetWithArithmetic(str, "score.math[1] / score.math[0]")
 assert.Equal(t, result.Int(), 2)

最后我還擴展了一下語法，可以支持對 JSON? 數據中的整形（int、float）做四則運算，雖然這是一個小眾需求，但做完我覺得還挺有意思的，目前在市面上我還沒發現有類似功能的庫，可能和小眾需求有關。

其中核心的四則運算邏輯是由之前寫的腳本解釋器提供的:

?https://github.com/crossoverJie/gscript?

單獨提供了一個函數，傳入一個四則運算表達式返回計算結果。

由于上一版本還不支持 float，所以這次專門適配了一下。

限于篇幅，更多關于這個四則運算的實現邏輯會在后面繼續分享。

總結

不過目前也只是冰山一角，后面的編譯原理后端更是要涉及到計算機底層知識，所以依然任重而道遠。

已上都是題外話，針對于這個庫我也會長期維護；為了能達到生產的使用要求，盡量提高了單測覆蓋率，目前是98%。

責任編輯：武曉燕來源： crossoverJie

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