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阿里巴巴最新开源项目 - [HandyJSON] 在Swift中优雅地处理JSON

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项目名称：HandyJSON

项目地址：https://github.com/alibaba/handyjson

背景

JSON是移动端开发常用的应用层数据交换协议。最常见的场景便是，客户端向服务端发起网络请求，服务端返回JSON文本，然后客户端解析这个JSON文本，再把对应数据展现到页面上。

但在编程的时候，处理JSON是一件麻烦事。在不引入任何轮子的情况下，我们通常需要先把JSON转为Dictionary，然后还要记住每个数据对应的Key，用这个Key在Dictionary中取出对应的Value来使用。这个过程我们会犯各种错误：

Key拼写错了；
路径写错了；
类型搞错了；
没拿到值懵逼了；
某一天和服务端约定的某个字段变更了，没能更新所有用到它的地方；
...

为了解决这些问题，很多处理JSON的开源库应运而生。在Swift中，这些开源库主要朝着两个方向努力：

保持JSON语义，直接解析JSON，但通过封装使调用方式更优雅、更安全；
预定义Model类，将JSON反序列化为类实例，再使用这些实例；

对于1，使用最广、评价最好的库非 SwiftyJSON 莫属，它很能代表这个方向的核心。它本质上仍然是根据JSON结构去取值，使用起来顺手、清晰。但也正因如此，这种做法没能妥善解决上述的几个问题，因为Key、路径、类型仍然需要开发者去指定；

对于2，我个人觉得这是更合理的方式。由于Model类的存在，JSON的解析和使用都受到了定义的约束，只要客户端和服务端约定好了这个Model类，客户端定义后，在业务中使用数据时就可以享受到语法检查、属性预览、属性补全等好处，而且一旦数据定义变更，编译器会强制所有用到的地方都改过来才能编译通过，非常安全。这个方向上，开源库们做的工作，主要就是把JSON文本反序列化到Model类上了。这一类JSON库有 ObjectMapper、JSONNeverDie、HandyJSON 等。而 HandyJSON 是其中使用最舒服的一个库，本文将介绍用 HandyJSON 来进行Model和JSON间的互相转换。

为什么用HandyJSON

在Swift中把JSON反序列化到Model类，在HandyJSON出现以前，主要使用两种方式：

让Model类继承自NSObject，然后class_copyPropertyList()方法获取属性名作为Key，从JSON中取得Value，再通过Objective-C runtime支持的KVC机制为类属性赋值；如JSONNeverDie；
支持纯Swift类，但要求开发者实现Mapping函数，使用重载的运算符进行赋值，如ObjectMapper；

这两者都有显而易见的缺点。前者要求Model继承自NSObject，非常不优雅，且直接否定了用struct来定义Model的方式；后者的Mapping函数要求开发者自定义，在其中指明每个属性对应的JSON字段名，代码侵入大，且仍然容易发生拼写错误、维护困难等问题。

而HandyJSON独辟蹊径，采用Swift反射+内存赋值的方式来构造Model实例，规避了上述两个方案遇到的问题。

把JSON转换为Model

简单类型

某个Model类想支持通过HandyJSON来反序列化，只需要在定义时，实现HandyJSON协议，这个协议只要求实现一个空的init()函数。

比如我们和服务端约定了一个Animal数据，里面有name/id/num字段，那么我们这样定义Animal类：

class Animal: HandyJSON {
    var name: String?
    var id: String?
    var num: Int?

    required init() {} // 如果定义是struct，连init()函数都不用声明；
}

然后假设我们从服务端拿到这样一个JSON文本：

let jsonString = "{\"name\":\"cat\",\"id\":\"12345\",\"num\":180}"

引入HandyJSON以后，我们就可以这样来做反序列化了：

if let animal = JSONDeserializer<Animal>.deserializeFrom(json: jsonString) {
    print(animal.name)
    print(animal.id)
    print(animal.num)
}

简单吧~

比较复杂的类型

HandyJSON支持在类定义里使用各种形式的基本属性，包括可选(?)，隐式解包可选(!)，数组(Array)，字典(Dictionary)，Objective-C基本类型(NSString、NSNumber)，各种类型的嵌套([Int]?、[String]?、[Int]!、...)等等。比如下面这个看起来比较复杂的类型：

struct Cat: HandyJSON {
    var id: Int64!
    var name: String!
    var friend: [String]?
    var weight: Double?
    var alive: Bool = true
    var color: NSString?
}

一样轻松转换：

let jsonString = "{\"id\":1234567,\"name\":\"Kitty\",\"friend\":[\"Tom\",\"Jack\",\"Lily\",\"Black\"],\"weight\":15.34,\"alive\":false,\"color\":\"white\"}"

if let cat = JSONDeserializer<Cat>.deserializeFrom(json: jsonString) {
    print(cat.xxx)
}

嵌套的Model类

如果Model类中的某个属性是另一个自定义的Model类，那么只要那个Model类也实现了HandyJSON协议，就一样可以转换:

struct Component: HandyJSON {
    var aInt: Int?
    var aString: String?
}

struct Composition: HandyJSON {
    var aInt: Int?
    var comp1: Component?
    var comp2: Component?
}

let jsonString = "{\"num\":12345,\"comp1\":{\"aInt\":1,\"aString\":\"aaaaa\"},\"comp2\":{\"aInt\":2,\"aString\":\"bbbbb\"}}"

if let composition = JSONDeserializer<Composition>.deserializeFrom(json: jsonString) {
    print(composition)
}

指定反序列化JSON中某个节点

有时候服务端返回给我们的JSON文本包含了大量的状态信息，和Model无关，比如statusCode，debugMessage等，或者有用的数据是在某个节点以下，那么我们可以指定反序列化哪个节点:

struct Cat: HandyJSON {
    var id: Int64!
    var name: String!
}

// 服务端返回了这个JSON，我们想解析的只有data里的cat
let jsonString = "{\"code\":200,\"msg\":\"success\",\"data\":{\"cat\":{\"id\":12345,\"name\":\"Kitty\"}}}"

// 那么，我们指定解析 "data.cat"，通过点来表达路径
if let cat = JSONDeserializer<Cat>.deserializeFrom(json: jsonString, designatedPath: "data.cat") {
    print(cat.name)
}

有继承关系的Model类

如果某个Model类继承自另一个Model类，只需要这个父Model类实现HandyJSON协议就可以：

class Animal: HandyJSON {
    var id: Int?
    var color: String?

    required init() {}
}


class Cat: Animal {
    var name: String?

    required init() {}
}

let jsonString = "{\"id\":12345,\"color\":\"black\",\"name\":\"cat\"}"

if let cat = JSONDeserializer<Cat>.deserializeFrom(json: jsonString) {
    print(cat)
}

自定义解析方式

HandyJSON还提供了一个扩展能力，就是允许自行定义Model类某个字段的解析Key、解析方式。我们经常会有这样的需求：

某个Model中，我们不想使用和服务端约定的key作为属性名，想自己定一个；
有些类型如enum、tuple是无法直接从JSON中解析出来的，但我们在Model类中有这样的属性；

HandyJSON协议提供了一个可选的mapping()函数，我们可以在其中指定某个字段用什么Key、或者用什么方法从JSON中解析出它的值。如我们有一个Model类和一个服务端返回的JSON串：

class Cat: HandyJSON {
    var id: Int64!
    var name: String!
    var parent: (String, String)?

    required init() {}
}

let jsonString = "{\"cat_id\":12345,\"name\":\"Kitty\",\"parent\":\"Tom/Lily\"}"

可以看到，Cat类的id属性和JSON文本中的Key是对应不上的；而对于parent这个属性来说，它是一个元组，做不到从JSON中的"Tom/Lily"解析出来。所以我们要定义一个Mapping函数来做这两个支持：

class Cat: HandyJSON {
    var id: Int64!
    var name: String!
    var parent: (String, String)?

    required init() {}

    func mapping(mapper: HelpingMapper) {
        // 指定 id 字段用 "cat_id" 去解析
        mapper.specify(property: &id, name: "cat_id")

        // 指定 parent 字段用这个方法去解析
        mapper.specify(property: &parent) { (rawString) -> (String, String) in
            let parentNames = rawString.characters.split{$0 == "/"}.map(String.init)
            return (parentNames[0], parentNames[1])
        }
    }
}

就这样，HandyJSON完美地帮我们进行了JSON到Model类的转换。真是太Handy了。

把Model转换为JSON文本

HandyJSON还提供了把Model类序列化为JSON文本的能力，简直无情。

基本类型

如果只需要进行序列化，那么在定义Model类时，不需要做任何特殊的改动。任何一个类的实例，直接调用HandyJSON的序列化方法去序列化，就能得到JSON字符串了。

class Animal {
    var name: String?
    var height: Int?

    init(name: String, height: Int) {
        self.name = name
        self.height = height
    }
}

let cat = Animal(name: "cat", height: 30)
print(JSONSerializer.serializeToJSON(object: cat)!)
print(JSONSerializer.serializeToJSON(object: cat, prettify: true)!)

可以通过prettify参数来指定获得的是否是格式化后的JSON串。

复杂类型

即使Model类中有别的Model类啥的，都一样支持。

enum Gender: String {
    case Male = "male"
    case Female = "Female"
}

struct Subject {
    var id: Int64?
    var name: String?

    init(id: Int64, name: String) {
        self.id = id
        self.name = name
    }
}

class Student {
    var name: String?
    var gender: Gender?
    var subjects: [Subject]?
}

let student = Student()
student.name = "Jack"
student.gender = .Female
student.subjects = [Subject(id: 1, name: "math"), Subject(id: 2, name: "English"), Subject(id: 3, name: "Philosophy")]

print(JSONSerializer.serializeToJSON(object: student)!)
print(JSONSerializer.serializeToJSON(object: student, prettify: true)!)