用c#自己實現一個簡單的JSON解析器

来源:https://www.cnblogs.com/liuzhenliang/archive/2020/07/20/AnalysisJson.html
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JSON(JavaScript Object Notation) 是一種輕量級的數據交換格式。相對於另一種數據交換格式 XML，JSON 有著很多優點。例如易讀性更好，占用空間更少等。在 web 應用開發領域內，得益於 JavaScript 對 JSON 提供的良好支持，JSON 要比 XML 更受... ...


一、JSON格式介紹

  • JSON(JavaScript Object Notation) 是一種輕量級的數據交換格式。相對於另一種數據交換格式 XML，JSON 有著很多優點。例如易讀性更好，占用空間更少等。在 web 應用開發領域內，得益於 JavaScript 對 JSON 提供的良好支持，JSON 要比 XML 更受開發人員青睞。所以作為開發人員，如果有興趣的話，還是應該深入瞭解一下 JSON 相關的知識。本著探究 JSON 原理的目的，我將會在這篇文章中詳細向大家介紹一個簡單的JSON解析器的解析流程和實現細節。由於 JSON 本身比較簡單，解析起來也並不複雜。所以如果大家感興趣的話，在看完本文後，不妨自己動手實現一個 JSON 解析器。好了，其他的話就不多說了，接下來讓我們移步到重點章節吧。
  • 線上JOSN校驗格式化工具 如果在解析字元串的時候，拿不准這個是不是正確的JOSN，你可以在這個上面測試一下，有利於對自己代碼的測試

二、解析原理介紹

  • 解析對象{}
    • 對象結構是{"Key":[值]}的格式，所以先解析到Key字元串，將Key解析出來，然後在解析到值，因為值有可能是【字元串、值類型、布爾類型、對象、數組、null】所以需要根據首碼得到類型，並調用相應的解析方法，迴圈解析到“}”對象結尾
  • 解析數組[]
    • 對象的結構是[[值],[值]]，因為值有可能是【字元串、值類型、布爾類型、對象、數組、null】所以需要根據首碼得到類型，並調用相應的解析方法，迴圈解析到]數組結尾
  • 解析字元串
    • 迴圈解析，需要判斷是否遇到轉義符\如果遇到，當前字元的下一個字元將是作為普通字元存入結果，如果遇到非轉義的 " 字元則退出字元串讀取方法，並返回結果
  • 解析值類型
    • 迴圈拉取[0-9]包括.符號，然後調用轉換成double類型方法
  • 解析布爾類型
    • 轉判斷是 true 還是 false
  • 解析null
    • 轉判斷是否為 null

解析元素流程圖

解析元素流程圖

解析方法列表

方法名 方法作用
AnalysisJson 解析JSON字元串為C#數據結構
AnalysisJsonObject 解析JSON字元串為對象結構
AnalysisJsonArray 解析JSON字元串為數組結構
ReadElement 讀取出一個JSON結構
ReadJsonNumber 讀取出一個值類型結構
ReadJsonNull 讀取出一個null結構
ReadJsonFalse 讀取出一個false結構
ReadJsonTrue 讀取出一個true結構
ReadString 讀取出一個字元串結構
ReadToNonBlankIndex 讀取到非空白字元下標位置

例1 解析JSON

{"Name":"張三","Age":18}
  • 1.解析第一個字元{發現是JSON對象結構，調用AnalysisJsonObject方法來解析JSON對象格式
  • 2.解析對象的方法開始迴圈解析 Key-Value結構直到}對象尾部字元
    • 先解析Key結構調用 ReadString來進行解析出Key字元串從而得到Name這個值
    • 然後解析Value因為值可能是任意結構所以調用ReadElement來解析出一個JSON結構
      • 讀取第一個字元得到"從而知道這個Value是一個字元串，調用方法ReadString來讀取到這個Value的值張三
    • 讀取下一個字元發現不是JSON對象的結尾字元}是,字元代表下麵還存在一個Key-Value結構，繼續讀取
    • 先解析Key結構調用 ReadString來進行解析出Key字元串從而得到Age這個值
    • 然後解析Value因為值可能是任意結構所以調用ReadElement來解析出一個JSON結構
      • 讀取第一個字元發現是1是數字，代表下麵的這個結構是數值類型調用方法ReadJsonNumber來讀取數值類型
    • 讀取下一個字元發現是}是JSON對象的結尾字元，退出JSON對象解析，返回解析的JSON對象結構實例

例2 解析JSON

[{"科目":"語文","成績":99}]
  • 1.解析第一個字元[發現是JSON數組結構，調用方法AnalysisJsonArray方法來解析出JSON數組結構
    • 解析迴圈解析JSON數據結構直到遇到]數組結構結尾字元
      • 因為數組中每個元素都是可能是任意類型數據，所以調用ReadElement方法來解析值
      • 讀取值的第一個字元{發現是JSON對象類型調用AnalysisJsonObject方法解析JSON對象
        • 先解析Key結構調用 ReadString來進行解析出Key字元串從而得到科目這個值
        • 然後解析Value因為值可能是任意結構所以調用ReadElement來解析出一個JSON結構
          • 讀取第一個字元得到"從而知道這個Value是一個字元串，調用方法ReadString來讀取到這個Value的值語文
        • 讀取下一個字元發現不是JSON對象的結尾字元}是,字元代表下麵還存在一個Key-Value結構，繼續讀取
        • 先解析Key結構調用 ReadString來進行解析出Key字元串從而得到成績這個值
        • 然後解析Value因為值可能是任意結構所以調用ReadElement來解析出一個JSON結構
          • 讀取第一個字元發現是9是數字，代表下麵的這個結構是數值類型調用方法ReadJsonNumber來讀取數值類型
        • 讀取下一個字元發現是}是JSON對象的結尾字元，退出JSON對象解析，返回解析的JSON對象結構實例
      • 讀取下一個字元發現是]JSON數組的結尾，退出解析JSON數組，返回解析的JSON數組結構實例

三、代碼實現

    /// <summary>
    /// JSON解析類型
    /// </summary>
    public static class JsonConvert
    {
        /// <summary>
        /// 解析JSON
        /// </summary>
        /// <param name="text">待解析的JSON字元串</param>
        /// <returns>解析完成的JSON結構對象</returns>
        public static JsonElement AnalysisJson(string text)
        {
            var index = 0;
            //讀取到非空白字元
            ReadToNonBlankIndex(text, ref index);
            if (text[index++] == '[')
                //解析數組
                return AnalysisJsonArray(text, ref index);
            //解析對象
            return AnalysisJsonObject(text, ref index);
        }

        /// <summary>
        /// 解析JSON對象
        /// </summary>
        /// <param name="text">JSON字元串</param>
        /// <param name="index">開始索引位置</param>
        /// <returns>JSON對象</returns>
        private static JsonObject AnalysisJsonObject(string text, ref int index)
        {
            var jsonArray = new JsonObject();
            do
            {
                ReadToNonBlankIndex(text, ref index);
                if (text[index] != '"') throw new JsonAnalysisException($"不能識別的字元“{text[index]}”！應為“\"”", index);
                index++;
                //讀取字元串
                var name = ReadString(text, ref index);
                if (jsonArray.ContainsKey(name)) throw new JsonAnalysisException($"已經添加鍵值：“{name}”", index);
                ReadToNonBlankIndex(text, ref index);
                if (text[index] != ':') throw new JsonAnalysisException($"不能識別的字元“{text[index]}”！", index);
                index++;
                ReadToNonBlankIndex(text, ref index);
                //讀取下一個Element
                jsonArray.Add(name, ReadElement(text, ref index));
                //讀取到非空白字元
                ReadToNonBlankIndex(text, ref index);
                var ch = text[index++];
                if (ch == '}') break;
                if (ch != ',') throw new JsonAnalysisException($"不能識別的字元“{text[index - 1]}”！", index - 1);
            } while (true);

            return jsonArray;
        }

        /// <summary>
        /// 解析JSON數組
        /// </summary>
        /// <param name="text">JSON字元串</param>
        /// <param name="index">開始索引位置</param>
        /// <returns>JSON數組</returns>
        private static JsonArray AnalysisJsonArray(string text, ref int index)
        {
            var jsonArray = new JsonArray();
            do
            {
                ReadToNonBlankIndex(text, ref index);
                //讀取下一個Element
                jsonArray.Add(ReadElement(text, ref index));
                //讀取到非空白字元
                ReadToNonBlankIndex(text, ref index);
                var ch = text[index++];
                if (ch == ']') break;
                if (ch != ',') throw new JsonAnalysisException($"不能識別的字元“{text[index - 1]}”！", index - 1);
            } while (true);

            return jsonArray;
        }

        /// <summary>
        /// 讀取JSONElement
        /// </summary>
        /// <param name="text">字元串</param>
        /// <param name="index">開始下標</param>
        /// <returns>下一個Element</returns>
        private static JsonElement ReadElement(string text, ref int index)
        {
            switch (text[index++])
            {
                case '[':
                    return AnalysisJsonArray(text, ref index);
                case '{':
                    return AnalysisJsonObject(text, ref index);
                case '"':
                    return new JsonString(ReadString(text, ref index));
                case 't':
                    return ReadJsonTrue(text, ref index);
                case 'f':
                    return ReadJsonFalse(text, ref index);
                case 'n':
                    return ReadJsonNull(text, ref index);
                case '0':
                case '1':
                case '2':
                case '3':
                case '4':
                case '5':
                case '6':
                case '7':
                case '8':
                case '9':
                    return ReadJsonNumber(text, ref index);
                default:
                    throw new JsonAnalysisException($"未知Element“{text[index - 1]}”應該為【[、{{、\"、true、false、null】",
                        index - 1);
            }
        }

        /// <summary>
        /// 讀取值類型
        /// </summary>
        /// <param name="text">JSON字元串</param>
        /// <param name="index">開始索引</param>
        /// <returns>JSON數值類型</returns>
        private static JsonNumber ReadJsonNumber(string text, ref int index)
        {
            var i = index;
            while (i < text.Length && char.IsNumber(text[i]) || text[i] == '.') i++;
            if (double.TryParse(text.Substring(index - 1, i - index + 1), out var value))
            {
                index = i;
                return new JsonNumber(value);
            }

            throw new JsonAnalysisException("不能識別的數字類型！", i);
        }

        /// <summary>
        /// 讀取NULL
        /// </summary>
        /// <param name="text">JSON字元串</param>
        /// <param name="index">開始索引</param>
        /// <returns>讀取NULL</returns>
        private static JsonNull ReadJsonNull(string text, ref int index)
        {
            if (text[index++] == 'u' &&
                text[index++] == 'l' &&
                text[index++] == 'l')
            {
                return new JsonNull();
            }

            throw new JsonAnalysisException("讀取null出錯！", index - 1);
        }

        /// <summary>
        /// 讀取FALSE
        /// </summary>
        /// <param name="text">JSON字元串</param>
        /// <param name="index">開始索引</param>
        /// <returns>布爾值-假</returns>
        private static JsonBoolean ReadJsonFalse(string text, ref int index)
        {
            if (text[index++] == 'a' &&
                text[index++] == 'l' &&
                text[index++] == 's' &&
                text[index++] == 'e')
            {
                return new JsonBoolean(false);
            }

            throw new JsonAnalysisException("讀取布爾值出錯！", index - 1);
        }

        /// <summary>
        /// 讀取TRUE
        /// </summary>
        /// <param name="text">JSON字元串</param>
        /// <param name="index">開始索引</param>
        /// <returns>布爾值-真</returns>
        private static JsonBoolean ReadJsonTrue(string text, ref int index)
        {
            if (text[index++] == 'r' &&
                text[index++] == 'u' &&
                text[index++] == 'e')
            {
                return new JsonBoolean(true);
            }

            throw new JsonAnalysisException("讀取布爾值出錯！", index - 1);
        }

        /// <summary>
        /// 讀取字元串
        /// </summary>
        /// <param name="text">JSON字元串</param>
        /// <param name="index">開始索引</param>
        /// <returns>字元串值</returns>
        private static string ReadString(string text, ref int index)
        {
            var value = new StringBuilder();
            while (index < text.Length)
            {
                var c = text[index++];
                //判斷是否是轉義字元
                if (c == '\\')
                {
                    value.Append('\\');
                    if (index >= text.Length)
                        throw new JsonAnalysisException("未知的結尾！", index - 1);
                    c = text[index++];
                    value.Append(c);
                    if (c == 'u')
                    {
                        for (int i = 0; i < 4; i++)
                        {
                            c = text[index++];
                            if (IsHex(c))
                            {
                                value.Append(c);
                            }
                            else
                            {
                                throw new JsonAnalysisException("不是有效的Unicode字元！", index - 1);
                            }
                        }
                    }
                }
                else if (c == '"')
                {
                    break;
                }
                else if (c == '\r' || c == '\n')
                {
                    throw new JsonAnalysisException("傳入的JSON字元串內容中不允許有換行！", index - 1);
                }
                else
                {
                    value.Append(c);
                }
            }

            return value.ToString();
        }

        /// <summary>
        /// 判斷是否為16進位字元
        /// </summary>
        private static bool IsHex(char c)
        {
            return c >= '0' && c <= '9' || c >= 'a' && c <= 'f' || c >= 'A' && c <= 'F';
        }

        /// <summary>
        /// 讀取到非空白字元
        /// </summary>
        /// <param name="text">字元串</param>
        /// <param name="index">開始下標</param>
        /// <returns>非空白字元下標</returns>
        private static void ReadToNonBlankIndex(string text, ref int index)
        {
            while (index < text.Length && char.IsWhiteSpace(text[index])) index++;
        }
    }

完整DEMO代碼下載

Github項目地址（會持續更新）：DEMO代碼


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    話不多說，直接開乾 一.下載 1.官方鏈接下載： https://www.microsoft.com/zh-cn/sql-server/sql-server-downloads 2.在下載目錄中找到下麵這個小的安裝包 SQL2022-SSEI-Dev.exe，運行開始下載SQL server； 二. ...
  • .NET 開源高性能 MQTT 類庫
    前言 隨著物聯網（IoT）技術的迅猛發展，MQTT（消息隊列遙測傳輸）協議憑藉其輕量級和高效性，已成為眾多物聯網應用的首選通信標準。 MQTTnet 作為一個高性能的 .NET 開源庫，為 .NET 平臺上的 MQTT 客戶端與伺服器開發提供了強大的支持。 本文將全面介紹 MQTTnet 的核心功能 ...
  • Serilog文檔翻譯系列（六） - 可用的接收器、增強器、格式化輸出
    Serilog支持多種接收器用於日誌存儲，增強器用於添加屬性，LogContext管理動態屬性，支持多種輸出格式包括純文本、JSON及ExpressionTemplate。還提供了自定義格式化選項，適用於不同需求。 ...
  • 警惕 Visual Studio 屬性求值副作用導致邏輯不符合預期
    目錄簡介獲取 HTML 文檔解析 HTML 文檔測試參考文章 簡介 動態內容網站使用 JavaScript 腳本動態檢索和渲染數據，爬取信息時需要模擬瀏覽器行為，否則獲取到的源碼基本是空的。 本文使用的爬取步驟如下： 使用 Selenium 獲取渲染後的 HTML 文檔 使用 HtmlAgility ...
  • [使用目前最新版]HybridCLR6.9.0+YooAsset2.2.4實現純C# Unity熱更新方案 (一)
    1.前言 什麼是熱更新 游戲或者軟體更新時，無需重新下載客戶端進行安裝，而是在應用程式啟動的情況下，在內部進行資源或者代碼更新 Unity目前常用熱更新解決方案 HybridCLR，Xlua，ILRuntime等 Unity目前常用資源管理解決方案 AssetBundles，Addressable， ...
  • 在 ASP.NET Core Web API 中使用操作篩選器統一處理通用操作
    本文章主要是在C# ASP.NET Core Web API框架實現向手機發送驗證碼簡訊功能。這裡我選擇是一個互億無線簡訊驗證碼平臺，其實像阿裡雲，騰訊雲上面也可以。 首先我們先去 互億無線 https://www.ihuyi.com/api/sms.html 去註冊一個賬號 註冊完成賬號後，它會送 ...
  • 第28篇 如何.net中實現高效可靠數據同步api
    通過以下方式可以高效，並保證數據同步的可靠性 1.API設計 使用RESTful設計，確保API端點明確，並使用適當的HTTP方法（如POST用於創建，PUT用於更新）。 設計清晰的請求和響應模型，以確保客戶端能夠理解預期格式。 2.數據驗證 在伺服器端進行嚴格的數據驗證，確保接收到的數據符合預期格 ...
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