Google Gson源碼分析
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1. 主題:
走進Google的Gson解析世界。java
2. Gson官方庫地址：
Github地址git
3. 前提說明
a. 當前分析的Gson版本號爲2.8.1。github
b. Gson的處理過程主要分爲兩個流向，一個是序列化，將javabean對象轉化爲json字符串；另外一個是反序列化，將json字符串映射成javabean對象。json
c. 這兩個流向處理前都有一個共同的操做，從傳入的java實例對象或者字節碼對象中獲取 TypeAdapter，對於序列化就經過Jsonwriter進行寫，對於反序列化就經過JsonReader進行讀，因此此篇只分析Gson讀的過程，寫處理操做流程同樣。數組
4. Gson 關鍵列的梳理
- Gson 開發者直接使用的類，只對輸入和輸出負責。
- TypeToken 封裝「操做類」（Gson.fromJson(json,People.class、Gson.toJson(new People)) 兩處的People都是操做類）的類型。
- TypeAdapter 直接操做序列化與反序列化的過程，因此該抽象類中存在read()和write方法。
- TypeAdapterFactory 用於生產TypeAdapter的工廠類。
- GsonReader和GsonWriter是Gson處理內容的包裝流，核心的操做有：
- peek（） 流中下一個須要處理的內容
- nextName（） 讀取json的key
- nextString（） 讀取一個String類型的value
- nextInt（） 讀取一個String類型的value
- nextBoolean（） 讀取一個Boolean類型的value
- ...
5. 源碼分析。
從Gson.from(json, People.class) 突入緩存
fromJson(json,Peolple.class)的調用鏈
public <T> T fromJson(String json, Class<T> classOfT) throws JsonSyntaxException {
Object object = fromJson(json, (Type) classOfT);
return Primitives.wrap(classOfT).cast(object);
}
public <T> T fromJson(String json, Type typeOfT) throws JsonSyntaxException {
if (json == null) {
return null;
}
StringReader reader = new StringReader(json);
T target = (T) fromJson(reader, typeOfT);
return target;
}
public <T> T fromJson(Reader json, Type typeOfT) throws JsonIOException, JsonSyntaxException {
JsonReader jsonReader = newJsonReader(json);
T object = (T) fromJson(jsonReader, typeOfT);
assertFullConsumption(object, jsonReader);
return object;
}
public <T> T fromJson(JsonReader reader, Type typeOfT) throws JsonIOException, JsonSyntaxException {
boolean isEmpty = true;
boolean oldLenient = reader.isLenient();
reader.setLenient(true);
try {
reader.peek();
isEmpty = false;
TypeToken<T> typeToken = (TypeToken<T>) TypeToken.get(typeOfT);
TypeAdapter<T> typeAdapter = getAdapter(typeToken);
T object = typeAdapter.read(reader);
return object;
} ...
}
上面是從fromJson(String json, Class
classOfT)切入，亦或者是從fromJson(JsonElement json, Class ideclassOfT)也好，最終都是由 fromJson(JsonReader reader, Type typeOfT)處理。
整個Json的解析過程分三步過程：
- TypeToken對象的獲取
- 根據TypeToken獲取TypeAdapter對象
- 由TypeAdapter對象解析json字符串
根據以上的三步，咱們逐一突破
咱們先從簡單的入手，請記住咱們的例子：
gson.fromJson("hello gson",String.class)源碼分析
1. TypeToken的獲取
public static TypeToken<?> get(Type type) {
return new TypeToken<Object>(type);
}
沒什麼好瞅的~ 看new吧！ui
TypeToken(Type type) {
this.type = $Gson$Types.canonicalize($Gson$Preconditions.checkNotNull(type));
this.rawType = (Class<? super T>) $Gson$Types.getRawType(this.type);
this.hashCode = this.type.hashCode();
}
採用契約式對傳入的type判空處理，而後獲取type的（type、rawType和hashcode），分別看看type和rawtype的獲取流程this
1. type的獲取（type的華麗包裝）
public static Type canonicalize(Type type) {
if (type instanceof Class) {
Class<?> c = (Class<?>) type;
return c.isArray() ? new GenericArrayTypeImpl(canonicalize(c.getComponentType())) : c;
} else if (type instanceof ParameterizedType) {
ParameterizedType p = (ParameterizedType) type;
return new ParameterizedTypeImpl(p.getOwnerType(),
p.getRawType(), p.getActualTypeArguments());
} else if (type instanceof GenericArrayType) {
GenericArrayType g = (GenericArrayType) type;
return new GenericArrayTypeImpl(g.getGenericComponentType());
} else if (type instanceof WildcardType) {
WildcardType w = (WildcardType) type;
return new WildcardTypeImpl(w.getUpperBounds(), w.getLowerBounds());
} else {
// type is either serializable as-is or unsupported
return type;
}
進入條件的篩選，第一個if仍是好理解，後面的是什麼鬼？ 不用着急，待我給施主梳理，以前Gson.from(json, People.class)的調用鏈中有一個fromJson(Reader json, Type typeOfT)
，用戶使用時的切入點若是是它就多是篩選狀況的其餘條件，此返回的type相對於對傳入的java類型進行的類型的從新包裝。
2. rawType的獲取（type簡單粗暴的說明）
public static Class<?> getRawType(Type type) {
if (type instanceof Class<?>) {
// type is a normal class.
return (Class<?>) type;
} else if (type instanceof ParameterizedType) {
ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType) type;
// I'm not exactly sure why getRawType() returns Type instead of Class.
// Neal isn't either but suspects some pathological case related
// to nested classes exists.
Type rawType = parameterizedType.getRawType();
checkArgument(rawType instanceof Class);
return (Class<?>) rawType;
} else if (type instanceof GenericArrayType) {
Type componentType = ((GenericArrayType)type).getGenericComponentType();
return Array.newInstance(getRawType(componentType), 0).getClass();
} else if (type instanceof TypeVariable) {
// we could use the variable's bounds, but that won't work if there are multiple.
// having a raw type that's more general than necessary is okay
return Object.class;
} else if (type instanceof WildcardType) {
return getRawType(((WildcardType) type).getUpperBounds()[0]);
} else {
String className = type == null ? "null" : type.getClass().getName();
throw new IllegalArgumentException("Expected a Class, ParameterizedType, or "
+ "GenericArrayType, but <" + type + "> is of type " + className);
}
}
兩處對比的看，其實type和rawtype很類似，type經過類來包裝說明，而rawtype脫去華麗的衣服。type爲GenericArrayType的，把衣服一脫，赤身裸體的一看，擦，原來是個array數組，這就是rawtype。
2. TypeAdapter的獲取。
public <T> TypeAdapter<T> getAdapter(TypeToken<T> type) {
TypeAdapter<?> cached = typeTokenCache.get(type == null ? NULL_KEY_SURROGATE : type);
if (cached != null) {
return (TypeAdapter<T>) cached;
}
Map<TypeToken<?>, FutureTypeAdapter<?>> threadCalls = calls.get();
boolean requiresThreadLocalCleanup = false;
if (threadCalls == null) {
threadCalls = new HashMap<TypeToken<?>, FutureTypeAdapter<?>>();
calls.set(threadCalls);
requiresThreadLocalCleanup = true;
}
// the key and value type parameters always agree
FutureTypeAdapter<T> ongoingCall = (FutureTypeAdapter<T>) threadCalls.get(type);
if (ongoingCall != null) {
return ongoingCall;
}
try {
FutureTypeAdapter<T> call = new FutureTypeAdapter<T>();
threadCalls.put(type, call);
for (TypeAdapterFactory factory : factories) {
TypeAdapter<T> candidate = factory.create(this, type);
if (candidate != null) {
call.setDelegate(candidate);
typeTokenCache.put(type, candidate);
return candidate;
}
}
throw new IllegalArgumentException("GSON cannot handle " + type);
}
若是緩存中沒有該Type對應TypeAdapter，就建立TypeAdapter。前面提過TypeAdapter是由TypeAdapterFactory建立的，因此有代碼：
for (TypeAdapterFactory factory : factories) {
TypeAdapter<T> candidate = factory.create(this, type);
if (candidate != null) {
call.setDelegate(candidate);
typeTokenCache.put(type, candidate);
return candidate;
}
}
遍歷全部的TypeAdapterFactory,若是該工廠能建立該Type的TypeAdapter就返回該TypeAdapter對象。
那麼重點來了，factories這麼多的TypeAdapterFactory是怎麼來了的？
在咱們new Gson的時候，就往factories中塞入了不一樣類型的TypeAdapterFactory，包括StringTypeAdapterFactory等等，代碼以下：
public Gson(xxx)
{
...
factories.add(TypeAdapters.STRING_FACTORY);
factories.add(TypeAdapters.STRING_FACTORY);
factories.add(TypeAdapters.INTEGER_FACTORY);
factories.add(TypeAdapters.BOOLEAN_FACTORY);
factories.add(TypeAdapters.BYTE_FACTORY);
factories.add(TypeAdapters.SHORT_FACTORY);
...
}
在遍歷factories過程當中經過create（this,type）方法來生成TypeAdapter。
咱們就以第一個STRING_FACTORY爲例先進行說明。
public static final TypeAdapterFactory STRING_FACTORY = newFactory(String.class, STRING);
接着往下看
public static <TT> TypeAdapterFactory newFactory(
final Class<TT> type, final TypeAdapter<TT> typeAdapter) {
return new TypeAdapterFactory() {
@SuppressWarnings("unchecked") // we use a runtime check to make sure the 'T's equal
@Override public <T> TypeAdapter<T> create(Gson gson, TypeToken<T> typeToken) {
return typeToken.getRawType() == type ? (TypeAdapter<T>) typeAdapter : null;
}
@Override public String toString() {
return "Factory[type=" + type.getName() + ",adapter=" + typeAdapter + "]";
}
};
}
STRING_FACTORY = newFactory(String.class, STRING)的時候，STRING就是處理String類型的TypeAdapter，STRING_FACTORY中的create方法就是判斷須要處理的類型是否是String類型的，若是是就返回STRING，不然返回null，即該類型不用STRING來處理。
總的來講，在建立Gson的實例對象時，建立TypeAdapterFactory的集合。每種TypeAdapterFactory實例包含能處理的Type類型和Type類型的TypeAdapter，不能處理的Type類型返回的TypeAdapter爲null，因此在遍歷factories過程當中有：
for (TypeAdapterFactory factory : factories) {
TypeAdapter<T> candidate = factory.create(this, type);
if (candidate != null) {
...
return candidate;
}
}
3. 由TypeAdapter對象解析json字符串
咱們回到最初的代碼：
TypeToken<T> typeToken = (TypeToken<T>)TypeToken.get(typeOfT); TypeAdapter<T> typeAdapter = getAdapter(typeToken); T object = typeAdapter.read(reader);
STRING就是處理String類型的TypeAdapter，而後咱們看它的read（）方法。
public static final TypeAdapter<String> STRING = new TypeAdapter<String>() {
@Override
public String read(JsonReader in) throws IOException {
JsonToken peek = in.peek();
if (peek == JsonToken.NULL) {
in.nextNull();
return null;
}
/* coerce booleans to strings for backwards compatibility */
if (peek == JsonToken.BOOLEAN) {
return Boolean.toString(in.nextBoolean());
}
return in.nextString();
}
...
};
到這裏位置，咱們就將gson.fromJson("hello gson",String.class)的String類型「hello gson」返回。
剛剛是隻是牛刀小試，咱們的主材料來了，看看有多豐盛...
Gson.from("{
"name": "zhangsan",
"age": 15,
"grade": [
95,
98
]
}", Student.class)
咱們從新走剛剛的流程，看看怎麼處理的
Step one : 獲取TypeToken
這一步沒有什麼不同凡響
Step Two： TypeAdapter的獲取。
factories中包含了不少基本類型的TypeAdapterFactory,同時也包含用戶自定義的類型Factory,看源碼：
// type adapters for composite and user-defined types
factories.add(new CollectionTypeAdapterFactory(constructorConstructor));
factories.add(new MapTypeAdapterFactory(constructorConstructor, complexMapKeySerialization));
this.jsonAdapterFactory = new JsonAdapterAnnotationTypeAdapterFactory(constructorConstructor);
factories.add(jsonAdapterFactory);
factories.add(TypeAdapters.ENUM_FACTORY);
factories.add(new ReflectiveTypeAdapterFactory(constructorConstructor, fieldNamingStrategy, excluder, jsonAdapterFactory));
此處咱們能匹配上的是ReflectiveTypeAdapterFactory，而後咱們看它的create（）方法，關鍵的地方到了！！！
@Override public <T> TypeAdapter<T> create(Gson gson, final TypeToken<T> type) {
Class<? super T> raw = type.getRawType();
if (!Object.class.isAssignableFrom(raw)) {
return null; // it's a primitive!
}
ObjectConstructor<T> constructor = constructorConstructor.get(type);
return new Adapter<T>(constructor, getBoundFields(gson, type, raw));
}
a. constructorConstructor 獲取Student類的構造器
b. getBoundFields()經過反射獲取Student每個字段的的TypeAdapter，而且包裝到Map<String, BoundField>中，後面會講解getBoundFields（）的方法。
Step Three 經過TypeAdapter的read（）輸出對象
@Override public T read(JsonReader in) throws IOException {
if (in.peek() == JsonToken.NULL) {
in.nextNull();
return null;
}
T instance = constructor.construct();
try {
in.beginObject();
while (in.hasNext()) {
String name = in.nextName();
BoundField field = boundFields.get(name);
if (field == null || !field.deserialized) {
in.skipValue();
} else {
field.read(in, instance);
}
}
} catch (IllegalStateException e) {
throw new JsonSyntaxException(e);
} catch (IllegalAccessException e) {
throw new AssertionError(e);
}
in.endObject();
return instance;
}
到了這一步就彷佛海闊天空了，經過傳入的構造器建立Student類的實例，在JsonReader進行處理，in.beginObject()至關於跳過「{」，in.endObject（）至關於跳過「}」，其中經過in.hasNext（）判斷是否處理完成。
在in.nextName()讀取json字符串中的key值，而後在boundFields根據key獲取對應的BoundField ，最後調用BoundField.read(in，instance)去處理細節，即每一個字段的映射，咱們看一下內部的細節：
new ReflectiveTypeAdapterFactory.BoundField(name, serialize, deserialize) {
...
@Override void read(JsonReader reader, Object value)
throws IOException, IllegalAccessException {
Object fieldValue = typeAdapter.read(reader);
if (fieldValue != null || !isPrimitive) {
field.set(value, fieldValue);
}
}
...
};
當Filed都處理完成後，instance實例的每個須要處理的字段都賦值成功，最終將這個對象return出去。
細節說明：
a. getBoundFields()
private Map<String, BoundField> getBoundFields(Gson context, TypeToken<?> type, Class<?> raw) {
Map<String, BoundField> result = new LinkedHashMap<String, BoundField>();
if (raw.isInterface()) {
return result;
}
Type declaredType = type.getType();
while (raw != Object.class) {
Field[] fields = raw.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
boolean serialize = excludeField(field, true);
boolean deserialize = excludeField(field, false);
if (!serialize && !deserialize) {
continue;
}
field.setAccessible(true);
Type fieldType = $Gson$Types.resolve(type.getType(), raw, field.getGenericType());
List<String> fieldNames = getFieldNames(field);
BoundField previous = null;
for (int i = 0, size = fieldNames.size(); i < size; ++i) {
String name = fieldNames.get(i);
if (i != 0) serialize = false; // only serialize the default name
BoundField boundField = createBoundField(context, field, name,
TypeToken.get(fieldType), serialize, deserialize);
BoundField replaced = result.put(name, boundField);
if (previous == null) previous = replaced;
}
if (previous != null) {
throw new IllegalArgumentException(declaredType
+ " declares multiple JSON fields named " + previous.name);
}
}
type = TypeToken.get($Gson$Types.resolve(type.getType(), raw, raw.getGenericSuperclass()));
raw = type.getRawType();
}
return result;
}
遍歷Student類的每個字段，遍歷過程當中作了兩件事情：
- a. 該字段可否被序列化和反序列化，若是都不行就沒有必要處理該字段，主要經過註解和排除器（Excluder）進行判斷。
- b. 對字段進行BoundField的包裝。
b. JsonReader.doPeek()
int doPeek() throws IOException {
int peekStack = stack[stackSize - 1];
if (peekStack == JsonScope.EMPTY_ARRAY) {
stack[stackSize - 1] = JsonScope.NONEMPTY_ARRAY;
} else if (peekStack == JsonScope.NONEMPTY_ARRAY) {
// Look for a comma before the next element.
int c = nextNonWhitespace(true);
switch (c) {
case ']':
return peeked = PEEKED_END_ARRAY;
case ';':
checkLenient(); // fall-through
case ',':
break;
default:
throw syntaxError("Unterminated array");
}
} else if (peekStack == JsonScope.EMPTY_OBJECT || peekStack == JsonScope.NONEMPTY_OBJECT) {
stack[stackSize - 1] = JsonScope.DANGLING_NAME;
// Look for a comma before the next element.
if (peekStack == JsonScope.NONEMPTY_OBJECT) {
int c = nextNonWhitespace(true);
switch (c) {
case '}':
return peeked = PEEKED_END_OBJECT;
case ';':
checkLenient(); // fall-through
case ',':
break;
default:
throw syntaxError("Unterminated object");
}
}
int c = nextNonWhitespace(true);
switch (c) {
case '"':
return peeked = PEEKED_DOUBLE_QUOTED_NAME;
case '\'':
checkLenient();
return peeked = PEEKED_SINGLE_QUOTED_NAME;
case '}':
if (peekStack != JsonScope.NONEMPTY_OBJECT) {
return peeked = PEEKED_END_OBJECT;
} else {
throw syntaxError("Expected name");
}
default:
checkLenient();
pos--; // Don't consume the first character in an unquoted string.
if (isLiteral((char) c)) {
return peeked = PEEKED_UNQUOTED_NAME;
} else {
throw syntaxError("Expected name");
}
}
} else if (peekStack == JsonScope.DANGLING_NAME) {
stack[stackSize - 1] = JsonScope.NONEMPTY_OBJECT;
// Look for a colon before the value.
int c = nextNonWhitespace(true);
switch (c) {
case ':':
break;
case '=':
checkLenient();
if ((pos < limit || fillBuffer(1)) && buffer[pos] == '>') {
pos++;
}
break;
default:
throw syntaxError("Expected ':'");
}
} else if (peekStack == JsonScope.EMPTY_DOCUMENT) {
if (lenient) {
consumeNonExecutePrefix();
}
stack[stackSize - 1] = JsonScope.NONEMPTY_DOCUMENT;
} else if (peekStack == JsonScope.NONEMPTY_DOCUMENT) {
int c = nextNonWhitespace(false);
if (c == -1) {
return peeked = PEEKED_EOF;
} else {
checkLenient();
pos--;
}
} else if (peekStack == JsonScope.CLOSED) {
throw new IllegalStateException("JsonReader is closed");
}
int c = nextNonWhitespace(true);
switch (c) {
case ']':
if (peekStack == JsonScope.EMPTY_ARRAY) {
return peeked = PEEKED_END_ARRAY;
}
// fall-through to handle ",]"
case ';':
case ',':
// In lenient mode, a 0-length literal in an array means 'null'.
if (peekStack == JsonScope.EMPTY_ARRAY || peekStack == JsonScope.NONEMPTY_ARRAY) {
checkLenient();
pos--;
return peeked = PEEKED_NULL;
} else {
throw syntaxError("Unexpected value");
}
case '\'':
checkLenient();
return peeked = PEEKED_SINGLE_QUOTED;
case '"':
return peeked = PEEKED_DOUBLE_QUOTED;
case '[':
return peeked = PEEKED_BEGIN_ARRAY;
case '{':
return peeked = PEEKED_BEGIN_OBJECT;
default:
pos--; // Don't consume the first character in a literal value.
}
int result = peekKeyword();
if (result != PEEKED_NONE) {
return result;
}
result = peekNumber();
if (result != PEEKED_NONE) {
return result;
}
if (!isLiteral(buffer[pos])) {
throw syntaxError("Expected value");
}
checkLenient();
return peeked = PEEKED_UNQUOTED;
}
該操做邏輯處理較強，主要工做分爲3點：
- json的格式校驗，格式不合法拋出異常
- 根據當前的操做，決定下一步的操做方式
- 流中下一部分的內容類型
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