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樱花同载酒，终似少年游

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浅谈JsonPath

发表于 更新于 阅读数： 评论数：
本文字数： 17k 阅读时长 ≈ 33 分钟

JsonPath，类似于XPath在XML中的作用。其提供了对Json格式数据的解析能力

abstract.png

操作符

$

查询的根节点，其中根节点可以是数组或对象

figure 1.jpeg

.< name > 或 [ ' name ' ]

在JsonPath表达式可以使用点语法、括号语法来访问子节点

figure 2.jpeg

..

可进行递归搜索

figure 3.jpeg

[ ' name ' (, ' name ' )]

对于括号语法而言，其还支持访问多个子节点

figure 4.jpeg

[< index > (, < index >)]

针对数组元素的索引操作符，其中0为起始索引。负数索引表示数组中倒数第几个元素，例如，-1表示倒数第一个元素，-2表示倒数第2个元素

figure 5.jpeg

[start:end]

针对数组元素的切片操作符，其表示获取索引在[start,end)区间范围的元素。显然这里是左闭右开区间

figure 6.jpeg

特别地，当start省略时，默认为0；当end省略时，则可以获取数组中剩余部分的全部元素。但二者不可同时省略

figure 7.jpeg

此外，在切片操作符中同样支持负数索引

figure 8.jpeg

*

通配符，在任何需要名称、数字的地方都可以使用

figure 9.jpeg

@

用于下文所述过滤器表达式当中，用于指代过滤器当前正在处理的节点对象。其效果类似于Java中的this关键字

[?(< expression >)]

过滤器表达式，表达式结果必须是布尔值。下图即是一个典型的使用过滤器对数组元素进行过滤的示例

figure 10.jpeg

其中过滤器支持地操作符，常见地有：

  • == ：判断是否相等
  • != ：判断是否不相等
  • < ：判断是否小于
  • <= ：判断是否小于等于
  • > ：判断是否大于
  • >= ：判断是否大于等于
  • =~ ：判断左侧 是否 匹配右侧的正则。例如：[? (@.age =~ /\d+/)]
  • in ：判断左侧 是否 存在于 右侧的集合中。例如：[? (@.size in [ 'S' , 'M' , 'L' ])]
  • nin ：判断左侧 是否 不存在于 右侧的集合中。例如：[? (@.size nin [ 'S' , 'M' , 'L' ])]
  • subsetof ：判断左侧 是否为 右侧集合的子集。例如：[? (@.sizes subsetof [ 'S' , 'M' , 'L' ])]
  • anyof ：判断左侧 是否与 右侧集合 存在交集。例如：[? (@.sizes anyof [ 'S' , 'M' , 'L' ])]
  • noneof ：判断左侧 是否与 右侧集合 无交集。例如：[? (@.sizes noneof [ 'S' , 'M' , 'L' ])]
  • size ：判断左侧 数组长度 或 字符串长度 是否为 指定值。例如：[? (@.name size 3)]

此外对于< expression >部分而言，还可以使用逻辑运算符：&&与、||或、!非。以此构建更复杂的表达式

figure 11.jpeg

基于Java的实践——Jayway JsonPath

Jayway JsonPath则提供了Java版本的实现，方便开发者进行集成使用。只需引入下述依赖即可

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<!--Json Path-->
<dependency>
  <groupId>com.jayway.jsonpath</groupId>
  <artifactId>json-path</artifactId>
  <version>2.7.0</version>
</dependency>

为了便于后续行文演示方便，这里准备了一个较为复杂的Json数据

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{
    "store":{
        "book":[
            {
                "category":"reference",
                "author":"Nigel Rees",
                "title":"Sayings of the Century",
                "price":8.95
            },
            {
                "category":"fiction",
                "author":"Evelyn Waugh",
                "title":"Sword of Honour",
                "price":12.99
            },
            {
                "category":"fiction",
                "author":"Herman Melville",
                "title":"Moby Dick",
                "isbn":"0-553-21311-3",
                "price":8.99
            },
            {
                "category":"fiction",
                "author":"J. R. R. Tolkien",
                "title":"The Lord of the Rings",
                "isbn":"0-395-19395-8",
                "price":22.99
            }
        ],
        "bicycle":{
            "color":"red",
            "price":19.95
        },
        "clothes":[
            {
                "name":"牛仔裤",
                "sizes":"S",
                "price":94
            },
            {
                "name":"背心",
                "sizes":"M",
                "price":48
            },
            {
                "name":"裙子",
                "sizes":["S", "M"],
                "price":1.24
            },
            {
                "name":"羊毛衫",
                "sizes":["XS", "XL"],
                "price":78.99
            },
            {
                "name":"Polo衫",
                "sizes":["XS", "XL", "M"],
                "price":18.99
            }
        ]
    },
    "expensive":10
}

快速入门

Jayway JsonPath 非常方便，开箱即用

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public class Demo1 {

    private String json = "{\"store\":{\"book\":[{\"category\":\"reference\",\"author\":\"Nigel Rees\",\"title\":\"Sayings of the Century\",\"price\":8.95},{\"category\":\"fiction\",\"author\":\"Evelyn Waugh\",\"title\":\"Sword of Honour\",\"price\":12.99},{\"category\":\"fiction\",\"author\":\"Herman Melville\",\"title\":\"Moby Dick\",\"isbn\":\"0-553-21311-3\",\"price\":8.99},{\"category\":\"fiction\",\"author\":\"J. R. R. Tolkien\",\"title\":\"The Lord of the Rings\",\"isbn\":\"0-395-19395-8\",\"price\":22.99}],\"bicycle\":{\"color\":\"red\",\"price\":19.95},\"clothes\":[{\"name\":\"牛仔裤\",\"sizes\":\"S\",\"price\":94},{\"name\":\"背心\",\"sizes\":\"M\",\"price\":48},{\"name\":\"裙子\",\"sizes\":[\"S\",\"M\"],\"price\":1.24},{\"name\":\"羊毛衫\",\"sizes\":[\"XS\",\"XL\"],\"price\":78.99},{\"name\":\"Polo衫\",\"sizes\":[\"XS\",\"M\",\"XL\"],\"price\":18.99}]},\"expensive\":10}\n";

    /**
     * 每次读取时均会解析
     */
    @Test
    public void start1() {
        List<String> authors = JsonPath.read(json, "$.store.book[*].author");
        System.out.println("authors :" + authors);
    }

    /**
     * 多次读取路径时, 避免重复解析
     */
    @Test
    public void start2() {
        Object document = Configuration.defaultConfiguration()
                .jsonProvider()
                .parse(json);

        List<String> prices = JsonPath.read(document, "$.store.book[*].price");
        List<String> names = JsonPath.read(document, "$.store.clothes[*].name");

        System.out.println("prices :" + prices);
        System.out.println("names :" + names);
    }

}

其中，start1的方式适用于仅仅需要读取1次数据；而start2则通过先解析后读取的方式，适用于多次读取的场景。避免start1方式重复解析带来损耗

figure 12.jpeg

反序列化

在Jayway JsonPath中提供了多种JsonProvider，其中默认的为JsonSmartJsonProvider。这里我们期望能够直接对读取的数据进行反序列化，这里我们选用JacksonJsonProvider，此时要求jackson-databind依赖的版本至少为2.4.5。故这里我们先添加Jackson依赖

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<!--Jackson-->
<dependency>
  <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
  <artifactId>jackson-databind</artifactId>
  <version>2.12.7</version>
</dependency>

Demo如下所示

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import com.jayway.jsonpath.Configuration;
import com.jayway.jsonpath.JsonPath;
import com.jayway.jsonpath.ReadContext;
import com.jayway.jsonpath.TypeRef;
import com.jayway.jsonpath.spi.mapper.JacksonMappingProvider;

public class Demo1 {

    private String json = "{\"store\":{\"book\":[{\"category\":\"reference\",\"author\":\"Nigel Rees\",\"title\":\"Sayings of the Century\",\"price\":8.95},{\"category\":\"fiction\",\"author\":\"Evelyn Waugh\",\"title\":\"Sword of Honour\",\"price\":12.99},{\"category\":\"fiction\",\"author\":\"Herman Melville\",\"title\":\"Moby Dick\",\"isbn\":\"0-553-21311-3\",\"price\":8.99},{\"category\":\"fiction\",\"author\":\"J. R. R. Tolkien\",\"title\":\"The Lord of the Rings\",\"isbn\":\"0-395-19395-8\",\"price\":22.99}],\"bicycle\":{\"color\":\"red\",\"price\":19.95},\"clothes\":[{\"name\":\"牛仔裤\",\"sizes\":\"S\",\"price\":94},{\"name\":\"背心\",\"sizes\":\"M\",\"price\":48},{\"name\":\"裙子\",\"sizes\":[\"S\",\"M\"],\"price\":1.24},{\"name\":\"羊毛衫\",\"sizes\":[\"XS\",\"XL\"],\"price\":78.99},{\"name\":\"Polo衫\",\"sizes\":[\"XS\",\"M\",\"XL\"],\"price\":18.99}]},\"expensive\":10}\n";

    @Test
    public void start3() {
        // 使用 JacksonJsonProvider 实现反序列化
        Configuration conf = Configuration
                .builder()
                .mappingProvider( new JacksonMappingProvider() )
                .build();

        ReadContext ctx = JsonPath.using( conf )
                .parse(json);

        TypeRef<List<Book>> typeRef = new TypeRef<List<Book>>() {};
        List<Book> books = ctx.read("$.store.book[*]", typeRef);

        books.forEach( System.out::println );
    }

}

@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@Builder
@Data
class Book {
    private String category;

    private String title;

    private String author;

    private Double price;

    private String isbn;
}

效果如下所示

figure 13.jpeg

如果Json中字段在对应类中缺失相应属性，可通过设置Jackson选项来忽略不存在的属性，避免上述代码在反序列失败

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import com.fasterxml.jackson.databind.DeserializationFeature;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import com.jayway.jsonpath.Configuration;
import com.jayway.jsonpath.JsonPath;
import com.jayway.jsonpath.ReadContext;
import com.jayway.jsonpath.TypeRef;
import com.jayway.jsonpath.spi.mapper.JacksonMappingProvider;
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Builder;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;
import org.junit.Test;
import java.util.List;

public class Demo1 {

    private String json = "{\"store\":{\"book\":[{\"category\":\"reference\",\"author\":\"Nigel Rees\",\"title\":\"Sayings of the Century\",\"price\":8.95},{\"category\":\"fiction\",\"author\":\"Evelyn Waugh\",\"title\":\"Sword of Honour\",\"price\":12.99},{\"category\":\"fiction\",\"author\":\"Herman Melville\",\"title\":\"Moby Dick\",\"isbn\":\"0-553-21311-3\",\"price\":8.99},{\"category\":\"fiction\",\"author\":\"J. R. R. Tolkien\",\"title\":\"The Lord of the Rings\",\"isbn\":\"0-395-19395-8\",\"price\":22.99}],\"bicycle\":{\"color\":\"red\",\"price\":19.95},\"clothes\":[{\"name\":\"牛仔裤\",\"sizes\":\"S\",\"price\":94},{\"name\":\"背心\",\"sizes\":\"M\",\"price\":48},{\"name\":\"裙子\",\"sizes\":[\"S\",\"M\"],\"price\":1.24},{\"name\":\"羊毛衫\",\"sizes\":[\"XS\",\"XL\"],\"price\":78.99},{\"name\":\"Polo衫\",\"sizes\":[\"XS\",\"M\",\"XL\"],\"price\":18.99}]},\"expensive\":10}\n";

    @Test
    public void start4() {
        ObjectMapper  objectMapper = new ObjectMapper();
        // 反序列化时对于不存在的属性 进行 忽略
        objectMapper.configure(DeserializationFeature.FAIL_ON_UNKNOWN_PROPERTIES, false);
        Configuration conf = Configuration
            .builder()
            // 使用 JacksonJsonProvider 实现反序列化
            .mappingProvider( new JacksonMappingProvider( objectMapper ) )
            .build();

        ReadContext ctx = JsonPath.using( conf )
            .parse(json);

        TypeRef<List<BookInfo>> typeRef = new TypeRef<List<BookInfo>>() {};
        List<BookInfo> bookInfos = ctx.read("$.store.book[*]", typeRef);

        bookInfos.forEach( System.out::println );
    }

}

@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@Builder
@Data
class BookInfo {
    private String title;

    private String author;
}

figure 13-1.jpeg

过滤器谓词

前面提到JsonPath中支持过滤器表达式，为此在Jayway JsonPath中提供了相应的谓词过滤器。具体地，我们可以使用内联谓词、Filter谓词、自定义谓词3种方式进行实践。其中对于Filter谓词、自定义谓词而言，需要在jsonpath字符串中使用占位符?来代替所传递的过滤器谓词。如果jsonpath字符串中使用多个占位符？，则应按相应顺序传入过滤器谓词参数

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import com.jayway.jsonpath.*;
import com.jayway.jsonpath.spi.mapper.JacksonMappingProvider;
import static com.jayway.jsonpath.Criteria.where;
import static com.jayway.jsonpath.Filter.filter;

public class Demo2 {

    private String json = "{\"store\":{\"book\":[{\"category\":\"reference\",\"author\":\"Nigel Rees\",\"title\":\"Sayings of the Century\",\"price\":8.95},{\"category\":\"fiction\",\"author\":\"Evelyn Waugh\",\"title\":\"Sword of Honour\",\"price\":12.99},{\"category\":\"fiction\",\"author\":\"Herman Melville\",\"title\":\"Moby Dick\",\"isbn\":\"0-553-21311-3\",\"price\":8.99},{\"category\":\"fiction\",\"author\":\"J. R. R. Tolkien\",\"title\":\"The Lord of the Rings\",\"isbn\":\"0-395-19395-8\",\"price\":22.99}],\"bicycle\":{\"color\":\"red\",\"price\":19.95},\"clothes\":[{\"name\":\"牛仔裤\",\"sizes\":\"S\",\"price\":94},{\"name\":\"背心\",\"sizes\":\"M\",\"price\":48},{\"name\":\"裙子\",\"sizes\":[\"S\",\"M\"],\"price\":1.24},{\"name\":\"羊毛衫\",\"sizes\":[\"XS\",\"XL\"],\"price\":78.99},{\"name\":\"Polo衫\",\"sizes\":[\"XS\",\"M\",\"XL\"],\"price\":18.99}]},\"expensive\":10}\n";

    /**
     * Predicate Filter 谓词过滤器
     */
    @Test
    public void usePredicateFilter() {
        // 使用 JacksonJsonProvider 实现反序列化
        Configuration conf = Configuration
                .builder()
                .mappingProvider( new JacksonMappingProvider() )
                .build();
        ReadContext ctx = JsonPath.using( conf )
                .parse(json);
        
        // 方式1 : 内联谓词
        TypeRef<List<Clothes>> typeRef = new TypeRef<List<Clothes>>() {};
        List<Clothes> clothes1 = ctx.read("$.store.clothes[?( @.price>50 || @.sizes anyof ['M'] ) ]", typeRef);
        System.out.println("-------------- clothes1 ---------------");
        clothes1.forEach( System.out::println );

        // 方式2 : Filter谓词
        Filter filter = filter( where("price").gt(50) )
            .or( where("sizes").anyof( Arrays.asList("M") ) );
        // 使用谓词的占位符?
        Clothes[] clothes2 = ctx.read("$.store.clothes[?]", Clothes[].class, filter);
        System.out.println("-------------- clothes2 ---------------");
        for (Clothes clothes : clothes2) {
            System.out.println(clothes);
        }

        // 方式3 : 自定义谓词
        Predicate rule = ctx1 -> {
             Map map = ctx1.item( Map.class );
             boolean b1 = false;
             Object priceObj =  map.getOrDefault("price",null);
             if( priceObj!=null ) {
                 String priceStr = priceObj.toString();
                 Double price = 0d;
                 try {
                     price = Double.parseDouble( priceStr );
                 } catch (Exception e) {
                 }
                 b1 = price > 50d;
             }

             boolean b2 = false;
             Object sizes = map.getOrDefault("sizes", null);
             if( sizes!=null && sizes instanceof List ) {
                 List<String> sizeList = (List<String>) sizes;
                 List<String> targetList = Arrays.asList("M");
                 for (String size : sizeList) {
                     if( targetList.contains(size) ) {
                         b2 = true;
                         break;
                     }
                 }
             }

             return b1 || b2;
        };

        // 使用谓词的占位符?
        Clothes[] clothes3 = ctx.read("$.store.clothes[?]", Clothes[].class, rule);
        System.out.println("-------------- clothes3 ---------------");
        for (Clothes clothes : clothes3) {
            System.out.println(clothes);
        }
    }
}

@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@Builder
@Data
class Clothes {
    private String name;

    private Double price;

    private Object sizes;
}

效果如下所示

figure 14.jpeg

修改Json

此外在Jayway JsonPath中还提供了对Json指定字段值的修改能力，假设测试Json如下所示

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{
    "book":{
        "category":"fiction",
        "author":"Evelyn Waugh",
        "title":"Sword of Honour",
        "price":12.99
    },
    "type":"store"
}

测试代码如下所示

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public class Demo3 {
    @Test
    public void write() {
        String oldJson = "{\"book\":{\"category\":\"fiction\",\"author\":\"Evelyn Waugh\",\"title\":\"Sword of Honour\",\"price\":12.99},\"type\":\"store\"}";

        DocumentContext documentContext = JsonPath.parse(oldJson);
        documentContext.set("$.book.author", "Aaron");
        documentContext.set("$.type", "Amazon");

        String newJson = documentContext.jsonString();
        System.out.println("old Json: " + oldJson);
        System.out.println("new Json: " + newJson);
    }
}

符合预期

figure 15.jpeg

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  • 本文作者： Aaron Zhu
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