做一次面向对象的体操:将JSON字符串转换为嵌套对象的一种方法

背景与问题###

《一个略复杂的数据映射聚合例子及代码重构》 一文中,将一个JSON字符串转成了所需要的订单信息Map。尽管做了代码重构和配置化,过程式的代码仍然显得晦涩难懂,并且客户端使用Map也非常难受。

能不能把这个JSON串转成相应的对象,更易于使用呢? 为了方便讲解,这里重复写下JSON串。

{
"item:s_id:18006666": "1024",
"item:s_id:18008888": "1024",
"item:g_id:18006666": "6666",
"item:g_id:18008888": "8888",
"item:num:18008888": "8",
"item:num:18006666": "6",
"item:item_core_id:18006666": "9876666",
"item:item_core_id:18008888": "9878888",
"item:order_no:18006666": "E20171013174712025",
"item:order_no:18008888": "E20171013174712025",
"item:id:18008888": "18008888",
"item:id:18006666": "18006666", "item_core:num:9878888": "8",
"item_core:num:9876666": "6",
"item_core:id:9876666": "9876666",
"item_core:id:9878888": "9878888", "item_price:item_id:1000": "9876666",
"item_price:item_id:2000": "9878888",
"item_price:price:1000": "100",
"item_price:price:2000": "200",
"item_price:id:2000": "2000",
"item_price:id:1000": "1000", "item_price_change_log:id:1111": "1111",
"item_price_change_log:id:2222": "2222",
"item_price_change_log:item_id:1111": "9876666",
"item_price_change_log:item_id:2222": "9878888",
"item_price_change_log:detail:1111": "haha1111",
"item_price_change_log:detail:2222": "haha2222",
"item_price_change_log:id:3333": "3333",
"item_price_change_log:id:4444": "4444",
"item_price_change_log:item_id:3333": "9876666",
"item_price_change_log:item_id:4444": "9878888",
"item_price_change_log:detail:3333": "haha3333",
"item_price_change_log:detail:4444": "haha4444"
}

思路与实现###

要解决这个问题,需要有一个清晰的思路。

  • 首先,需要知道应该转成怎样的目标对象。
  • 其次,需要找到一种方法,建立从JSON串到目标对象的桥梁。

推断目标对象####

仔细观察可知,每个 key 都是 tablename:field:id 组成,其中 table:id 相同的可以构成一个对象的数据; 此外,不同的tablename 对应不同的对象,而这些对象之间可以通过相同的 itemId 关联。

根据对JSON字符串的仔细分析(尤其是字段的关联性),可以知道: 目标对象应该类似如下嵌套对象:

@Getter
@Setter
public class ItemCore {
private String id;
private String num; private Item item; private ItemPrice itemPrice; private List<ItemPriceChangeLog> itemPriceChangeLogs; } @Getter
@Setter
public class Item {
private String sId;
private String gId;
private String num;
private String orderNo;
private String id;
private String itemCoreId; } @Getter
@Setter
public class ItemPrice {
private String itemId;
private String price;
private String id;
} @Getter
@Setter
public class ItemPriceChangeLog {
private String id;
private String itemId;
private String detail;
}

注意到,对象里的属性是驼峰式,JSON串里的字段是下划线,遵循各自领域内的命名惯例。这里需要用到一个函数,将Map的key从下划线转成驼峰。这个方法在 《Java实现递归将嵌套Map里的字段名由驼峰转为下划线》 给出。

明确了目标对象,就成功了 30%。 接下来,需要找到一种方法,从指定字符串转换到这个对象。

算法设计####

由于 JSON 并不是与对象结构对应的嵌套结构。需要先转成容易处理的Map对象。这里的一种思路是,

STEP1: 将 table:id 相同的字段及值分组聚合,得到 Map[tablename:id, mapForKey[field, value]];

STEP2: 将每个 mapForKey[field, value] 转成 tablename 对应的单个对象 Item, ItemCore, ItemPrice, ItemPriceChangeLog;

STEP3: 然后根据 itemId 来关联这些对象,组成最终对象。

代码实现####

package zzz.study.algorithm.object;

import com.alibaba.fastjson.JSON;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.stream.Collectors; import zzz.study.datastructure.map.TransferUtil;
import static zzz.study.utils.BeanUtil.map2Bean; public class MapToObject { private static final String json = "{\n"
+ " \"item:s_id:18006666\": \"1024\",\n"
+ " \"item:s_id:18008888\": \"1024\",\n"
+ " \"item:g_id:18006666\": \"6666\",\n"
+ " \"item:g_id:18008888\": \"8888\",\n"
+ " \"item:num:18008888\": \"8\",\n"
+ " \"item:num:18006666\": \"6\",\n"
+ " \"item:item_core_id:18006666\": \"9876666\",\n"
+ " \"item:item_core_id:18008888\": \"9878888\",\n"
+ " \"item:order_no:18006666\": \"E20171013174712025\",\n"
+ " \"item:order_no:18008888\": \"E20171013174712025\",\n"
+ " \"item:id:18008888\": \"18008888\",\n"
+ " \"item:id:18006666\": \"18006666\",\n"
+ " \n"
+ " \"item_core:num:9878888\": \"8\",\n"
+ " \"item_core:num:9876666\": \"6\",\n"
+ " \"item_core:id:9876666\": \"9876666\",\n"
+ " \"item_core:id:9878888\": \"9878888\",\n"
+ "\n"
+ " \"item_price:item_id:1000\": \"9876666\",\n"
+ " \"item_price:item_id:2000\": \"9878888\",\n"
+ " \"item_price:price:1000\": \"100\",\n"
+ " \"item_price:price:2000\": \"200\",\n"
+ " \"item_price:id:2000\": \"2000\",\n"
+ " \"item_price:id:1000\": \"1000\",\n"
+ "\n"
+ " \"item_price_change_log:id:1111\": \"1111\",\n"
+ " \"item_price_change_log:id:2222\": \"2222\",\n"
+ " \"item_price_change_log:item_id:1111\": \"9876666\",\n"
+ " \"item_price_change_log:item_id:2222\": \"9878888\",\n"
+ " \"item_price_change_log:detail:1111\": \"haha1111\",\n"
+ " \"item_price_change_log:detail:2222\": \"haha2222\",\n"
+ " \"item_price_change_log:id:3333\": \"3333\",\n"
+ " \"item_price_change_log:id:4444\": \"4444\",\n"
+ " \"item_price_change_log:item_id:3333\": \"9876666\",\n"
+ " \"item_price_change_log:item_id:4444\": \"9878888\",\n"
+ " \"item_price_change_log:detail:3333\": \"haha3333\",\n"
+ " \"item_price_change_log:detail:4444\": \"haha4444\"\n"
+ "}"; public static void main(String[] args) {
Order order = transferOrder(json);
System.out.println(JSON.toJSONString(order));
} public static Order transferOrder(String json) {
return relate(underline2camelForMap(group(json)));
} /**
* 转换成 Map[tablename:id => Map["field": value]]
*/
public static Map<String, Map<String,Object>> group(String json) {
Map<String, Object> map = JSON.parseObject(json);
Map<String, Map<String,Object>> groupedMaps = new HashMap();
map.forEach(
(keyInJson, value) -> {
TableField tableField = TableField.buildFrom(keyInJson);
String key = tableField.getTablename() + ":" + tableField.getId();
Map<String,Object> mapForKey = groupedMaps.getOrDefault(key, new HashMap<>());
mapForKey.put(tableField.getField(), value);
groupedMaps.put(key, mapForKey);
}
);
return groupedMaps;
} public static Map<String, Map<String,Object>> underline2camelForMap(Map<String, Map<String,Object>> underlined) {
Map<String, Map<String,Object>> groupedMapsCamel = new HashMap<>();
Set<String> ignoreSets = new HashSet();
underlined.forEach(
(key, mapForKey) -> {
Map<String,Object> keytoCamel = TransferUtil.generalMapProcess(mapForKey, TransferUtil::underlineToCamel, ignoreSets);
groupedMapsCamel.put(key, keytoCamel);
}
);
return groupedMapsCamel;
} /**
* 将分组后的子map先转成相应单个对象,再按照某个key值进行关联
*/
public static Order relate(Map<String, Map<String,Object>> groupedMaps) {
List<Item> items = new ArrayList<>();
List<ItemCore> itemCores = new ArrayList<>();
List<ItemPrice> itemPrices = new ArrayList<>();
List<ItemPriceChangeLog> itemPriceChangeLogs = new ArrayList<>();
groupedMaps.forEach(
(key, mapForKey) -> {
if (key.startsWith("item:")) {
items.add(map2Bean(mapForKey, Item.class));
}
else if (key.startsWith("item_core:")) {
itemCores.add(map2Bean(mapForKey, ItemCore.class));
}
else if (key.startsWith("item_price:")) {
itemPrices.add(map2Bean(mapForKey, ItemPrice.class));
}
else if (key.startsWith("item_price_change_log:")) {
itemPriceChangeLogs.add(map2Bean(mapForKey, ItemPriceChangeLog.class));
}
}
); Map<String ,List<Item>> itemMap = items.stream().collect(Collectors.groupingBy(
Item::getItemCoreId
));
Map<String ,List<ItemPrice>> itemPriceMap = itemPrices.stream().collect(Collectors.groupingBy(
ItemPrice::getItemId
));
Map<String ,List<ItemPriceChangeLog>> itemPriceChangeLogMap = itemPriceChangeLogs.stream().collect(Collectors.groupingBy(
ItemPriceChangeLog::getItemId
));
itemCores.forEach(
itemCore -> {
String itemId = itemCore.getId();
itemCore.setItem(itemMap.get(itemId).get(0));
itemCore.setItemPrice(itemPriceMap.get(itemId).get(0));
itemCore.setItemPriceChangeLogs(itemPriceChangeLogMap.get(itemId));
}
);
Order order = new Order();
order.setItemCores(itemCores);
return order;
} }
@Data
public class TableField { String tablename;
String field;
String id; public TableField(String tablename, String field, String id) {
this.tablename = tablename;
this.field = field;
this.id = id;
} public static TableField buildFrom(String combined) {
String[] parts = combined.split(":");
if (parts != null && parts.length == 3) {
return new TableField(parts[0], parts[1], parts[2]);
}
throw new IllegalArgumentException(combined);
} }
package zzz.study.utils;

import org.apache.commons.beanutils.BeanUtils;

import java.util.Map;

public class BeanUtil {

  public static <T> T map2Bean(Map map, Class<T> c) {
try {
T t = c.newInstance();
BeanUtils.populate(t, map);
return t;
} catch (Exception ex) {
throw new RuntimeException(ex.getCause());
}
} }

代码重构###

group的实现已经不涉及具体业务。这里重点说下 relate 实现的优化。在实现中看到了 if-elseif-elseif-else 条件分支语句。是否可以做成配置化呢?

做配置化的关键在于:将关联项表达成配置。看看 relate 的前半段,实际上就是一个套路: 匹配某个前缀 - 转换为相应的Bean - 加入相应的对象列表。 后半段,需要根据关键字段(itemCoreId)来构建对象列表的 Map 方便做关联。因此,可以提取相应的配置项: (prefix, beanClass, BeanMap, BeanKeyFunc)。这个配置项抽象成 BizObjects , 整体配置构成 objMapping 对象。 在这个基础上,可以将代码重构如下:

public static Order relate2(Map<String, Map<String,Object>> groupedMaps) {
ObjectMapping objectMapping = new ObjectMapping();
objectMapping = objectMapping.FillFrom(groupedMaps);
List<ItemCore> finalItemCoreList = objectMapping.buildFinalList();
Order order = new Order();
order.setItemCores(finalItemCoreList);
return order;
}

ObjectMapping.java

package zzz.study.algorithm.object;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map; import static zzz.study.utils.BeanUtil.map2Bean; public class ObjectMapping { Map<String, BizObjects> objMapping; public ObjectMapping() {
objMapping = new HashMap<>();
objMapping.put("item", new BizObjects<Item,String>(Item.class, new HashMap<>(), Item::getItemCoreId));
objMapping.put("item_core", new BizObjects<ItemCore,String>(ItemCore.class, new HashMap<>(), ItemCore::getId));
objMapping.put("item_price", new BizObjects<ItemPrice,String>(ItemPrice.class, new HashMap<>(), ItemPrice::getItemId));
objMapping.put("item_price_change_log", new BizObjects<ItemPriceChangeLog,String>(ItemPriceChangeLog.class, new HashMap<>(), ItemPriceChangeLog::getItemId));
} public ObjectMapping FillFrom(Map<String, Map<String,Object>> groupedMaps) {
groupedMaps.forEach(
(key, mapForKey) -> {
String prefixOfKey = key.split(":")[0];
BizObjects bizObjects = objMapping.get(prefixOfKey);
bizObjects.add(map2Bean(mapForKey, bizObjects.getObjectClass()));
}
);
return this;
} public List<ItemCore> buildFinalList() {
Map<String, List<ItemCore>> itemCores = objMapping.get("item_core").getObjects(); List<ItemCore> finalItemCoreList = new ArrayList<>();
itemCores.forEach(
(itemCoreId, itemCoreList) -> {
ItemCore itemCore = itemCoreList.get(0);
itemCore.setItem((Item) objMapping.get("item").getSingle(itemCoreId));
itemCore.setItemPrice((ItemPrice) objMapping.get("item_price").getSingle(itemCoreId));
itemCore.setItemPriceChangeLogs(objMapping.get("item_price_change_log").get(itemCoreId));
finalItemCoreList.add(itemCore);
}
);
return finalItemCoreList;
} }

BizObjects.java

package zzz.study.algorithm.object;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.function.Function; public class BizObjects<T, K> { private Class<T> cls;
private Map<K, List<T>> map;
private Function<T, K> keyFunc; public BizObjects(Class<T> cls, Map<K,List<T>> map, Function<T,K> keyFunc) {
this.cls = cls;
this.map = (map != null ? map : new HashMap<>());
this.keyFunc = keyFunc;
} public void add(T t) {
K key = keyFunc.apply(t);
List<T> objs = map.getOrDefault(key, new ArrayList<>());
objs.add(t);
map.put(key, objs);
} public Class<T> getObjectClass() {
return cls;
} public List<T> get(K key) {
return map.get(key);
} public T getSingle(K key) {
return (map != null && map.containsKey(key) && map.get(key).size() > 0) ? map.get(key).get(0) : null;
} public Map<K, List<T>> getObjects() {
return Collections.unmodifiableMap(map);
} }

新的实现的主要特点在于:

  • 去掉了条件语句;
  • 将转换为嵌套对象的重要配置与逻辑都集中到 objMapping ;
  • 更加对象化的思维。

美中不足的是,大量使用了泛型来提高通用性,同时也牺牲了运行时安全的好处(需要强制类型转换)。 后半段关联对象,还是不够配置化,暂时没想到更好的方法。

为什么 BizObjects 里要用 Map 而不用 List 来表示多个对象呢 ? 因为后面需要根据 itemCoreId 来关联相应对象。如果用 List , 后续还要一个单独的 buildObjMap 操作。这里添加的时候就构建 Map ,将行为集中于 BizObjects 内部管理, 为后续配置化地关联对象留下一个空间。

一个小坑###

运行结果会发现,转换后的 item 对象的属性 sId, gId 的值为 null 。纳尼 ? 这是怎么回事呢?

单步调试,运行后,会发现在 BeanUtilsBean.java 932 行有这样一行代码(用的是 commons-beanutils 的 1.9.3 版本):

PropertyDescriptor descriptor = null;
try {
descriptor =
getPropertyUtils().getPropertyDescriptor(target, name);
if (descriptor == null) {
return; // Skip this property setter
}
} catch (final NoSuchMethodException e) {
return; // Skip this property setter
}

当 name = "gId" 时,会获取不到 descriptor 直接返回。 为什么获取不到呢,因为 Item propertyDescriptors 缓存里的 key是 GId ,而不是 gId !

做一次面向对象的体操:将JSON字符串转换为嵌套对象的一种方法

为什么 itemPropertyDescriptors 里的 key 是 GId 呢? 进一步跟踪到 propertyDescriptors 的生成,在 Introspector.getTargetPropertyInfo 方法中,是根据属性的 getter/setter 方法来生成 propertyDescriptor 的 name 的。 最终定位的代码是 Introspector.decapitalize 方法:

public static String decapitalize(String name) {
if (name == null || name.length() == 0) {
return name;
}
if (name.length() > 1 && Character.isUpperCase(name.charAt(1)) &&
Character.isUpperCase(name.charAt(0))){
return name;
}
char chars[] = name.toCharArray();
chars[0] = Character.toLowerCase(chars[0]);
return new String(chars);
}

这里 name 是 getter/setter 方法的第四位开始的字符串。比如 gId 的 setter 方法为 setGId ,那么 name = GId 。根据这个方法得到的 name = GId ,也就是走到中间那个 if 分支了。 之所以这样,方法的解释是这样的:

This normally means converting the first
* character from upper case to lower case, but in the (unusual) special
* case when there is more than one character and both the first and
* second characters are upper case, we leave it alone.
*
* Thus "FooBah" becomes "fooBah" and "X" becomes "x", but "URL" stays
* as "URL".

真相大白! 当使用 BeanUtils.populate 将 map 转为对象时,对象的属性命名要尤其注意: 第二个字母不能是大写!

收工!

小结###

本文展示了一种方法, 将具有内在关联性的JSON字符串转成对应的嵌套对象。 当处理复杂业务关联的数据时,相比过程式的思维,转换为对象的视角会更容易处理和使用。

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