XML与JSON 及其对应的Java包 Gson FastJson

4-8 XML与JSON

XML概述

可扩展标记语言：
- xml与平台无关，是一门独立的标记语言。与任何编程语言无关。
- xml具有自我描述性，能够清晰地展现其特性。
- xml数据不一定是文件形式存储，也可以在内存中构建xml数据。
- Java编程语言是为了解决人和机器的交流问题，而xml是为了解决程序与程序之间的交流问题。
XML应用场景：
- 网络数据传输(不常用)：
  - 原始数据传输或者加特定字符分隔，可能带来各种问题，例如特定字符无法传输的问题。
  - 虽然Java可以采用序列化的方式进行流传输，但是这并不适用于其他编程语言。
  - 为了统一格式并且适配于更多情况下的数据格式表示，引入了XML和JSON的标记语言。
- 数据存储：(基本不用)
- 配置文件：(常用)XML适用于小数据的应用场景例如配置文件，当数据量很大时，使用JSON性能更高。

XML格式

自我描述部分，如版本和编码方式：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!-- 注释不能写在文档文档声明前 -->

标记部分：用于表示数据使用的格式：

<!--标记 ( 元素 / 标签 / 节点) XML文档,由一个个的标记组成.语法:开始标记(开放标记): <标记名称>结束标记(闭合标记): </标记名称>标记名称:  自定义名称，必须遵循以下命名规则：
1.名称可以含字母、数字以及其他的字符
2.名称不能以数字或者标点符号开始
3.名称不能以字符 “xml”（或者 XML、Xml）开始
4.名称不能包含空格，不能包含冒号（:）
5.名称区分大小写标记内容:  开始标记与结束标记之间 ,是标记的内容.例如 ,我们通过标记, 描述一个人名:<name>李伟杰</name>
6.名称可以重名，包括同层名称也可以重复
-->

有且必须有仅有一个根标记：

<!--正确例子：-->
<names><name>张三</name><name>李四</name>
</names>
<!--错误例子：两个根
<name>李四</name>
<name>麻子</name>
-->

标记可以嵌套，但不能交叉，即有层级关系。

<!--举一个反例：第二层中就没有层级关系，属于交叉关系
错误例子：存在交叉关系
<person><name>李四<age></name>18</age>
</person>
-->

标记除了开始和结束外，还可以有属性（同一个标签里<属性>的属性名不能重复）：

<!--标记中的属性, 在标记开始时 描述, 由属性名和属性值 组成.格式:在开始标记中, 描述属性.可以包含0-n个属性, 每一个属性是一个键值对!属性名不允许重复 , 键与值之间使用等号连接, 多个属性之间使用空格分割.属性值 必须被引号引住.案例:--><persons><person id="10001" groupid="1"><name>李四</name><age>18</age></person><person id="10002" groupid="1"><name>李四</name><age>20</age></person></persons>

注释格式：

<!--
注释不能写在文档文档声明前
注释不能嵌套注释格式:注释开始:  “<!--”注释结束:  如下图标所示
-->

语法进阶CDATA(了解)：
- 其实就是提供了类似编程语言中的转义功能，将某个特殊字符转义为普通字符。
- 其底层逻辑是，xml解析器在碰到一定格式<![CDATA[开头和]]>结束的符号时当成普通字符忽略。
```
<names><name>张三<![CDATA[<name>李四</name>]]></name>
</names>
```
命名空间(框架中才会使用)：
- 引入的目的：XML命名空间提供避免元素命名冲突的方法。
- 本质问题：和Java中的package的概念是一样的。
- 基本格式：特定的符号:你的前缀="你的命名空间地址"

Java操作XML(掌握)

两大解析方法：SAX解析和DOM解析
- SAX解析：
  - 逐行读取解析，对空间的内存需求不大，解析完上一行再解析下一行。
  - 每解析到一个标签就触发一次事件，如果已经得到需要的数据，就不必继续解析了。
  - 解析方向是单向的，前面解析过的数据已经被释放无法获取。
  - 无法获取层级关系，只能由程序员自己去维护。
  - 只读解析方式，无法修改XML文档内容。
- DOM解析：
  - 用于平台无关的方式表示XML文档，需要全部读取，对内存需求量大。
  - 在内存中建立文档树模型，不再使用原XML文档，可以完成数据的读写。
  - 由于实际应用场景中，xml文件很小，因此内存需求大的缺点也可以忽略。
基于DOM解析的另外两种方法：
- JDOM解析：为Java定制模型
  - 大量使用了Java集合，方便Java开发。
  - 使用具体类而不是接口，简化了DOM的API。
  - 不是接口，灵活性也就降低了。
- DOM4J解析：
  - 它是JDOM的一种智能分支。它合并了许多超出基本XML文档表示的功能，包括集成的XPath支持、XML Schema支持以及用于大文档或流化文档的基于事件的处理。
  - 它还提供了构建文档表示的选项，读取节点就想操作文件路径一样方便。

DOM4J解析(掌握)

首先导入dom4j.jar包。

Node接口的子孙：Document和Element

SAXReader用于从输入流(可以是文件或网络)中获取XML文档对象。返回的是一个Document类型。
Document用于从文档中获取根元素对象和添加一个根元素节点。返回的是Element类型。
Element用于操作具体的元素：包括获取/添加节点名称、内容、属性等等

具体的应用核心代码：

/*** 从本地文件作为输入流获取*/
//1.    获取输入流
FileInputStream fis = new FileInputStream("c://Demo1.xml");
//2.    创建XML读取对象
SAXReader sr = new SAXReader();
//3.    读取并得到文档对象
Document doc = sr.read(fis);
//4.    通过文档获取根元素
Element root = doc.getRootElement();
//5.    通过根节点获取元素集合
List<Element> es = root.elements();
for(int i=0;i<es.size();i++){Element book = es.get(i);System.out.println(book.attributeValue("id"));System.out.println(book.elementText("name"));System.out.println(book.elementText("info"));                             System.out.println(book.element("xiang").elementText("wei"));System.out.println("-----------------------------");
}
/*** 从网络资源作为输入流获取*/
//1.    获取到XML资源的输入流
URL url = new URL("http://apis.juhe.cn/mobile/get?phone=18313935565&dtype=xml&key=9f3923e8f87f1ea50ed4ec8c39cc9253");
URLConnection conn = url.openConnection();
InputStream is = conn.getInputStream();
//2.    创建一个XML读取对象
SAXReader sr = new SAXReader();
//3.    通过读取对象 读取XML数据，并返回文档对象
Document doc = sr.read(is);

xPath解析更加方便：

路径表达式:

路径表达式:1. /  :  从根节点开始查找2. // :  从发起查找的节点位置 查找后代节点 常用3. .  :  查找当前节点4. .. :  查找父节点5. @  :  选择属性. 常用属性使用方式:[@属性名='值'][@属性名>'值'][@属性名<'值'][@属性名!='值'

前面获取文档对象操作类似，下面给出核心代码：

//1.    通过文档对象+xpath，查找所有的name节点
List<Node> names = doc.selectNodes("//book[@id='1001']//name");
for (int i=0;i<names.size();i++){System.out.println(names.get(i).getName());System.out.println(names.get(i).getText());
}
//2.    通过文档对象+xpath，查找第一个name节点
Node n = doc.selectSingleNode("//book[@id='1002']//name");
System.out.println(n.getName()+":"+n.getText());

Java利用文档对象生成XML（熟悉）

需要借助文档帮助器这个类来创建空的文档对象。
有了文档对象，然后操作根节点，然后丰富子节点，这部分操作和解析类似，调用API即可。
最后需要把文档对象写入到文件输出流中，因此需要先创建一个文件输出流，并利用XMLWriter类写入文档对象到文件中。

核心代码如下：

//1.    通过文档帮助器，创建一个文档对象
Document doc = DocumentHelper.createDocument();
//2.    给文档添加第一个节点（根节点）
Element books = doc.addElement("books");
//3.    通过根节点， 丰富子节点 这里忽略
//4.    创建一个文件输出流
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("c://books.xml");
//5.    将输出流转换为XML输出流
XMLWriter xw = new XMLWriter(fos);
//6.    写出文档
xw.write(doc);
//7.    释放资源
xw.close();

XStream将Java对象生成XML（了解）

最终生成的是一个字符串，核心代码如下：

Person p = new Person();
p.setName("张三");
p.setAge(18);
//XStream使用
//1、创建XStream对象
XStream x = new XStream();
//2、修改某个类型生成的节点 （可选的，默认为包名.类名）
x.alias("person",Person.class);
//3、传入对象，开始生成
String xml = x.toXML(p);
System.out.println(xml);

JSON

JSON: JavaScript Object Notation JS对象简谱 , 是一种轻量级的数据交换格式.
一个对象, 由一个大括号表示：
- 括号中描述对象的属性。通过键值对来描述对象的属性(可以理解为, 大括号中, 包含的是一个个的键值对)
- 格式注意事项:
  - 键与值之间使用冒号连接, 多个键值对之间使用逗号分隔.
  - 键值对的键应使用引号引住 (通常Java解析时, 键不使用引号会报错. 而JS能正确解析.)
  - 键值对的值, 可以是JS中的任意类型的数据，考虑到其他语言兼容，常使用的有布尔类型、数字类型、字符串类型。
  - 注意键值对中的值可以继续是一个对象或者一个数组。
  - 举例说明：
```
{"name":"forwardxiang","age":18,"friends":["张三","李四","王二","麻子",{"name":"我就是我","info":"不一样的烟火"}],"history":{"school":"大学",}}
```
- 根据使用的编程语言去查询对应的JSON库，例如C/C++语言常用的最简单的cJSON库。Java使用的谷歌的Gson和阿里的FastJson，可以从GitHub中下载最新的包。由于Java官方没有内置相关库，使用其他库可能带来漏洞危险。
Java对象和JSON字符串互转
- 经过实际调试发现：Gson与FastJson库在JSON字符串转Java对象有所区别，FastJson库在使用JSON.parseObject进行解析时会报JSONException: create instance error错误，它要求指定要转换的类是public的。
- Gson常用API：
```
/**
* Java对象转JSON字符串
*/
Book b = new Book("100","金苹果","种植苹果真辛苦");
String s = new Gson().toJson(b);
System.out.println(s);
/**
* JSON字符串转Java对象
*/
Book a = new Gson().fromJson(s, Book.class);
System.out.println(a.getId());
```
- FastJson常用API：
```
/**
* Java对象转JSON字符串
*/
Book book = new Book("100","金苹果","种植苹果真辛苦");
String jsons = JSON.toJSONString(book);
System.out.println(jsons);
/**
* JSON字符串转Java对象
*/
Book b = JSON.parseObject(jsons, Book.class);
System.out.println(b.getId());
```
- JSON字符串转Java对象时，可以指定转换的类型，因此可以指定转换为HashMap集合，然后通过键名去获取各个键值。
- JSON数组在Java中对应一个ArrayList集合，FastJson中还特意提供了JSON.parseArray方法用于单独解析数组。

我的疑问

FastJson库在使用JSON.parseObject进行解析时会报JSONException: create instance error错误原因是什么？
- 这个问题主要是因为Java内部类和嵌套类的实现机制造成的，首先按照Java编程思想的说法，静态的内部类叫做嵌套类，那么两者有什么区别呢？一般的内部类虽然在源代码中没有写，但是编译后会看到里面多了一个指向外部类的引用，如果使用内部类进行json序列化，会因为找不到它的外部类而报异常，而嵌套类因为是静态的，里面没有默认的外部类的引用，即使没有外部类的对象也能够使用，因此在json转换的时候不会报错。

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