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alibaba fastjson(json序列化器)序列化一部分源码解析

热度：1551   发布时间：2012-09-11 10:49:03.0
alibaba fastjson(json序列化器)序列化部分源码解析

本文copy自http://www.flydmeng.com/index.php/code/alibaba-fastjson-json-serializer-chapter-source-analyse-one-global-analyse.html

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fastjson官方地址: http://code.alibabatech.com/wiki/display/FastJSON/Home
??? 从javaeye上看到了阿里一位人士写的fastjson，特别是其中如何将java对象序列化成json字符串这段。笔者比较关注，因为在笔者的项目中就用了一个json序列化器(造的轮子)。就下载下来看了一看，先不说和笔者所用的轮子有何区别，单就用了一个简单的测试器，来测试一下两者的处理速度。测试代码就不贴了，简单地说下测试结果。在jvm充分优化的情况下（for循环执行了很多次之后）,笔者所使用的java序列化器处理速度不是很均匀，在结尾有短暂的变化（可能与虚拟机回收有关系）；而fastjson在后面的处理过程当中，一般很均匀（后来发现与使用的buf分配方式有关）。最主要的区别莫在于，fastjson的速度那是不能对比了。
??? 经过分析源码之后，发现fastjson在处理json优化上面还是下了很大的工夫的。笔者准备从以下几个方面对fastjson作一个简单的解析，也让使用fastjson的同学对fastjson有一个简单的认识。
??????? 1??? 总体分析??? 分析json序列化的总体思路和解析过程
??????? 2??? 性能分析A? 针对字符生产部分(即outWriter)对不同类型数据的处理和与性能相关处理部分
??????? 3??? 性别分析B? 针对序列化过程部分(即objectSerializer)对不同类型的序列化过程处理和与性能相关处理部分
??????? 4??? 对象解析分析??? 对javaBean解析部分和针对字段输出部分的处理和解析
??? 源码分析基于1.0.5版本。

??? 总体分析，首先上图，即fastjson的总体处理思想，其实也是所有json序列化器需要考虑的问题。

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? ? 在这里，需要考虑的主要有两个部分，一是临时保存在序列化过程中用于储存数据的容器，二是处理对象序列化的序列化器。
? ? 在fastjson中，保存数据的容器使用了wirter，字符输出流，而且是自实现的一个字符输出流。相对原来的writer，追加了很多需要输出的信息的实现，比如输出一个字符串，输出一个字符，输出一个long类型数据等。而处理对象序列化的序列化器，而使用了责任链模式和工厂模式，将不同类型的java对象分散到不同的序列化器当中。而每个序列化器只处理与自身类型相对应的数据信息，这样就避免了在处理时，各种情况交织在一块，逻辑混乱的问题。
? ? 下面就源码本身作一个分析，其中结合两个部分进行分析。

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? ? 代码分析部分

????首先，将一个对象序列化json字符串调用的是JSON对象的toJSONString方法，这里调用的是无参数方法。(注：本文不分析采用vistor实现json序列化代码的部分)。具体代码如下所示：

第一行，新产生的一个数据保存器，储存在序列化过程中产生的数据；第二行，产生统一的json序列化器，其中使用了outWriter，此类即json序列化的统一处理器；第三行，调用序列化方法开始序列化对象，以产生json字符串信息；第四行，返回已经储存的json信息。

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Java代码??收藏代码
  1. SerializeWriter?out?=?new?SerializeWriter();??
  2. ???????JSONSerializer?serializer?=?new?JSONSerializer(out);??
  3. ???????serializer.write(object);??
  4. ???????return?out.toString();??
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??? 数据保存器(序列化输出容器)
???
????SerializeWriter是一个用于储存在序列化过程中产生的数据信息，它与jdk中的StringBuiler有着类似的功能，即将不同的数据填充到此容器中。之所以不使用StringBuilder的原因之一在于StringBuilder没有提供一些特别为性能优化的方法，并且StringBuilder在处理过程中增加了多余的操作（如新分配对象）。该容器的主要功能就是接收不同的数据，并将这些数据存储到该内部的一个字符数组当中，同时记录字符总数。
??? 既然充当了一个数据输出的角色，那么就可以往其中输入任何的数据，包括int,byte,short等基本类型和对应的包装类型，也包括日期数据，以及经常使用的字符串数据等。对于在这些数据类型之外的其它类型，由于json的特殊结构，所有的高级类型均可以转化于这些基础类型的组织体，所以不需要再针对高级类型作处理了（这些是序列化器应该考虑的问题）。

??? 首先对SerializeWriter的方法（输出和追加）作一个预览：

方法总共可以分五个部分，第一个部分是针对writer基本功能一个扩展，即支持输出int,字符，以及字符数组，追加字符数组（包括字符串）等；第二个部分提供了写整形和长整形的基本方法；第三个部分是提供写基本数据类型数组的支持；第四个部分是提供写一个数字+一个字符的形式，比如数据+［,\],}]这种格式；第五个部分是提供写数据串，主是是针对字符串追加双引号或单引号（以支持标准json)。

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Java代码??收藏代码
  1. public?void?write(int?c)??
  2. public?void?write(char?c)??
  3. public?void?write(char?c[],?int?off,?int?len)??
  4. public?void?write(String?str,?int?off,?int?len)??
  5. public?SerializeWriter?append(CharSequence?csq)??
  6. public?SerializeWriter?append(CharSequence?csq,?int?start,?int?end)??
  7. public?SerializeWriter?append(char?c)??
  8. ???
  9. public?void?writeInt(int?i)??
  10. public?void?writeLong(long?i)??
  11. ???
  12. public?void?writeBooleanArray(boolean[]?array)??
  13. public?void?writeShortArray(short[]?array)??
  14. public?void?writeByteArray(byte[]?array)??
  15. public?void?writeIntArray(int[]?array)??
  16. public?void?writeIntArray(Integer[]?array)??
  17. public?void?writeLongArray(long[]?array)??
  18. ???
  19. public?void?writeIntAndChar(int?i,?char?c)??
  20. public?void?writeLongAndChar(long?i,?char?c)??
  21. ???
  22. public?void?writeStringWithDoubleQuote(String?text)??
  23. public?void?writeKeyWithDoubleQuote(String?text)??
  24. public?void?writeStringWithSingleQuote(String?text)??
  25. public?void?writeStringArray(String[]?array)??
  26. public?void?writeKeyWithSingleQuote(String?text)??
  27. public?void?writeKeyWithDoubleQuoteIfHashSpecial(String?text)??
  28. public?void?writeKeyWithSingleQuoteIfHashSpecial(String?text)??
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??? 五个部分的方法，每个部分都有其特殊的作用和意义，针对最常用的数字和字符串作了特别的对待。

??? 在实现上面，SerializeWriter使用了一个内部的字符数组作为数据的储存器，同时使用了一个计数器计算当前存储的字符量。既然使用了字符数组，那么肯定有相关的操作，如字符扩容等。整个写数据的过程，其实就是往这个字符数组追加数据的过程，需要考虑只是如何追加数据的问题，即上面所列出的这么多些方法。在最终写完数据之后，即可将这个字符数组转为我们所需要的字符串了。

??? 对象序列化入口

??? JsonSerializer，准备地讲，这个类不应该叫这个名字，因为它与其它的对象序列化器相混淆了。这只是一个提供对象序列化的一个入口；同时，它持有所有具体负责对象序列化工作类的引用。将这些序列化器集中起来，需要用到哪个对象序列化器时，就取出这个序列化器，并调用相应的序列化方法。
??? 既然是对象序列化入口，它就需要关注两个事情。一是我们究竟有哪些序列化器可以使用，二是对于一个对象，应该使用哪一个序列化器来进行工作。对于这两个问题，JsonSerializer内部持有一个JSONSerializerMap的属性，即表示应该序列化的对象类型和对应的序列化器的一个映射。我们来看默认的构造方法，它使用了默认的全局对象类型和对象序列化器映射：

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Java代码??收藏代码
  1. public?JSONSerializer(SerializeWriter?out){??
  2. ????????this(out,?JSONSerializerMap.getGlobalInstance());??
  3. ????}??
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这时使用了全局的一个对象序列化器映射，加上后面在getObjectWriter中追加的对象序列化器映射。在整个jsonSerializer中，可以使用的对象序列化器有以下这些：

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Java代码??收藏代码
  1. put(Boolean.class,?BooleanSerializer.instance);??
  2. ????????put(Byte.class,?ByteSerializer.instance);??
  3. ????????put(Short.class,?ShortSerializer.instance);??
  4. ????????put(Integer.class,?IntegerSerializer.instance);??
  5. ????????put(Long.class,?LongSerializer.instance);??
  6. ????????put(Float.class,?FloatSerializer.instance);??
  7. ????????put(Double.class,?DoubleSerializer.instance);??
  8. ????????put(BigDecimal.class,?BigDecimalSerializer.instance);??
  9. ????????put(BigInteger.class,?BigIntegerSerializer.instance);??
  10. ????????put(String.class,?StringSerializer.instance);??
  11. ????????put(byte[].class,?ByteArraySerializer.instance);??
  12. ????????put(short[].class,?ShortArraySerializer.instance);??
  13. ????????put(int[].class,?IntArraySerializer.instance);??
  14. ????????put(long[].class,?LongArraySerializer.instance);??
  15. ????????put(float[].class,?FloatArraySerializer.instance);??
  16. ????????put(double[].class,?DoubleArraySerializer.instance);??
  17. ????????put(boolean[].class,?BooleanArraySerializer.instance);??
  18. ????????put(Integer[].class,?IntegerArraySerializer.instance);??
  19. ????????put(String[].class,?StringArraySerializer.instance);??
  20. ????????put(Object[].class,?ObjectArraySerializer.instance);??
  21. ????????put(Class.class,?ClassSerializer.instance);??
  22. ???
  23. ????????//?atomic??
  24. ????????put(AtomicBoolean.class,?AtomicBooleanSerializer.instance);??
  25. ????????put(AtomicInteger.class,?AtomicIntegerSerializer.instance);??
  26. ????????put(AtomicLong.class,?AtomicLongSerializer.instance);??
  27. ????????put(AtomicReference.class,?AtomicReferenceSerializer.instance);??
  28. ????????put(AtomicIntegerArray.class,?AtomicIntegerArraySerializer.instance);??
  29. ????????put(AtomicLongArray.class,?AtomicLongArraySerializer.instance);??
  30. ???
  31. ????????//?jmx??
  32. ????????put(CompositeData.class,?CompositeDataSerializer.instance);??
  33. ????????put(CompositeDataSupport.class,?CompositeDataSerializer.instance);??
  34. ????????put(TabularData.class,?TabularDataSerializer.instance);??
  35. ????????put(TabularDataSupport.class,?TabularDataSerializer.instance);??
  36. ????????put(ObjectName.class,?ObjectNameSerializer.instance);??
  37. ????????put(SimpleType.class,?SimpleTypeSerializer.instance);??
  38. ???
  39. ????????//在执行过程中追加部分??
  40. ????????????????mapping.put(clazz,?MapSerializer.instance);??
  41. ????????????????mapping.put(clazz,?ListSerializer.instance);??
  42. ????????????????mapping.put(clazz,?CollectionSerializer.instance);??
  43. ????????????????mapping.put(clazz,?DateSerializer.instance);??
  44. ????????????????mapping.put(clazz,?JSONAwareSerializer.instance);??
  45. ????????????????mapping.put(clazz,?JSONStreamAwareSerializer.instance);??
  46. ????????????????mapping.put(clazz,?EnumSerializer.instance);??
  47. ????????????????mapping.put(clazz,?new?ArraySerializer(compObjectSerializer));??
  48. ????????????????mapping.put(clazz,?new?ExceptionSerializer(clazz));??
  49. ????????????????mapping.put(clazz,?new?JavaBeanSerializer(clazz));??

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? ? ?这些序列化器，覆盖了基本数据，字符串类型，日期，以及集合，map，以及javaBean的所有序列化器。因为不存在没有匹配不了的序列化器。既然有个序列化器，就可以执行序列化工作了。即到了序列化入口应该做的工作了。

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Java代码??收藏代码
  1. Class<?>?clazz?=?object.getClass();??
  2. ????????????ObjectSerializer?writer?=?getObjectWriter(clazz);??
  3. ????????????writer.write(this,?object);??

? ? ?首先获得当前序列化对象所在的类型，再根据类型取得相对应的序列化器，最后使用序列化器进行正式的序列化工作。

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??? 序列化过程

??? 正如上面所说，进入序列化工作之后，即是针对每一种类型进行序列化处理了。该序列化工作使用了统一的方法，即实现了统一的序列化方法：

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Java代码??收藏代码
  1. void?write(JSONSerializer?serializer,?Object?object)?throws?IOException??

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? ? 该方法在抽象类（可以说是接口）ObjectSerializer中定义，即所有的序列化器都继承了此类，并实现了此方法用于处理不同的情形。对于上层调用（如JsonSerializer)，不需要考虑每一个类型的序列化工作是如何实现的，只需要针对不同的类型找到正确的序列化器，进行序列化工作即可。

??? 对于一个序列化器，通常的工作，是首先取得当前的数据储存容器，然后根据不同的对象类型，将对象输出到outWriter中即可。比如一个序列化实现IntergerSerializer，它的实现如下：

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Java代码??收藏代码
  1. SerializeWriter?out?=?serializer.getWrier();??
  2. ????????Integer?value?=?(Integer)?object;??
  3. ????????out.writeInt(value.intValue());??

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? ? 这 样即完成了一个完整的序列化工作。当然，对于复杂的数据类型，在实现过程中，可能需要递归地调用JsonSerializer的序列化工作，这得归结于如何处理不同的对象类型了。比如处理一个对象集合时，除需要处理集合本身之外，还需要处理集合中的每一个对象，这时又是一个解析过程。由于使用了同一个jsonSerializer，所以在进行数据处理时，输出的数据会按照在解析过程中的顺序，顺序地写入到outWriter中，这样即保证了数据的正确性。

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总结

??? 整个解析过程，相对来说，比较地简单。因为，这个解析工作从原理上来讲，也并不复杂。困难地在于，如何处理不同的数据类型，以及在处理过程中如何保证处理的效率。这即是fastjson之所以产生的原因。
??? 本篇从整个结构出发，对fastjson中的json序列化过程有了一个初步的理解，让大家都能够很好地正解fastjson，包括fastjson本身在实现上可能存在的不合理情况。在下一篇中，就效率实现上的两个重要方面（输出效率和解析过程）分别进行解析。

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