什么是 JSON？学习JSON有什么用？在springboot项目里如何实现JSON的序列化和反序列化？

作为一个学习Javaweb的新手，理解JSON的序列化和反序列化非常重要，因为它在现代Web开发，特别是Spring Boot中无处不在。

什么是 JSON？

首先，我们简单了解一下JSON (JavaScript Object Notation)。
JSON 是一种轻量级的数据交换格式。它基于JavaScript编程语言的一个子集，但是独立于语言，也就是说，几乎所有的编程语言都有解析和生成JSON数据的库。

JSON 的主要特点：

  • 易于人阅读和编写。

  • 易于机器解析和生成。

  • 常用于前后端之间的数据交换（比如浏览器和服务器之间）、API之间的数据传输。

  • 基本结构是：

    • 对象 (Object): 由键值对（key: value）组成，键是字符串，值可以是字符串、数字、布尔值、数组、对象或 null。对象用花括号 {} 包围。

      {"name": "张三","age": 30,"isStudent": false
}

    • 数组 (Array): 由有序的值（可以是任何JSON类型）组成。数组用方括号 [] 包围。

      ["苹果","香蕉","橙子"
]

    • 值 (Value): 字符串、数字、布尔值 (true/false)、null、对象或数组。

什么是 序列化 (Serialization)？

概念： 将一个Java对象转换成JSON格式的字符串的过程，就叫做 JSON序列化。

为什么需要？
当你的Spring Boot应用需要将数据显示给前端（比如Web页面、移动App）或者发送给其他服务时，你需要将你的Java对象（比如一个表示用户的 User 对象，一个表示商品的 Product 对象）转换成一种标准格式，以便接收方能够理解。JSON就是最常用的标准格式之一。

想象一下：你的Java程序里有一个 Product 对象，它包含了 id、name、price 等属性。你不能直接把这个Java对象“发送”出去。你需要把它包装成一个字符串，这个字符串的格式就是JSON。

Java对象 (Product)  ───────>  JSON字符串
{ id: 1, name: "Laptop", price: 8000.0 }  ─序列化─>  '{"id":1,"name":"Laptop","price":8000.0}'

什么是 反序列化 (Deserialization)？

概念： 将一个JSON格式的字符串转换成对应的Java对象的过程，就叫做 JSON反序列化。

为什么需要？
当你的Spring Boot应用从前端（比如用户提交的表单数据、通过API接收到的请求体）或其他服务接收到数据时，这些数据通常是JSON格式的字符串。为了在你的Java程序中处理这些数据，你需要将这些JSON字符串转换成你可以操作的Java对象。

想象一下：前端通过一个表单提交了一个新商品的信息，数据以JSON字符串的形式发送到你的Spring Boot后端。你需要把这个JSON字符串转换回一个 Product Java对象，这样你才能方便地访问 name、price 等属性，并进行业务逻辑处理（比如保存到数据库）。

JSON字符串  ───────>  Java对象
'{"name":"Keyboard","price":300.0}'  ─反序列化─>  Java对象 (Product: { name: "Keyboard", price: 300.0 })

Spring Boot 如何实现 JSON 序列化和反序列化？

这是Spring Boot的强大之处：它自动化地处理了大部分情况下的JSON序列化和反序列化！

核心依赖：

在你的pom.xml文件中，如果你使用了spring-boot-starter-web这个依赖，那么你就已经自动引入了处理JSON所需的所有库。

<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>

spring-boot-starter-web 依赖会间接地引入 spring-boot-starter-json 依赖，而 spring-boot-starter-json 默认使用的是 Jackson 这个库来处理JSON。

Jackson 库：

Jackson 是一个非常流行和强大的Java库，专门用于处理JSON。Spring Boot通过自动配置，将Jackson设置为默认的 HttpMessageConverter。

HttpMessageConverter 是 Spring MVC 中的一个核心概念，它负责将HTTP请求体转换成Java对象（反序列化），以及将Java对象转换成HTTP响应体（序列化）。当Spring Boot检测到请求或响应涉及JSON时，它就会使用配置好的Jackson HttpMessageConverter 来完成转换。

自动化体现在哪里？

在你编写Spring Boot的Controller时，只需要使用特定的注解：

  1. 反序列化 (@RequestBody)： 当你的Controller方法的参数前面加上 @RequestBody 注解时，Spring Boot会自动尝试将HTTP请求体中的JSON字符串反序列化成这个参数对应的Java对象。
  2. 序列化 (@ResponseBody 或 @RestController)：
    • 如果你的Controller类使用了 @RestController 注解（它是 @Controller 和 @ResponseBody 的组合），或者你的方法使用了 @ResponseBody 注解，Spring Boot会自动尝试将方法的返回值序列化成JSON字符串，并作为HTTP响应体发送出去。

简单来说，Spring Boot + Jackson 让你在大多数情况下，只需要关注你的Java对象和Controller方法，而不需要手动编写JSON解析和生成的代码。

学习 JSON 序列化和反序列化有什么用？

对于新手来说，学习这个概念以及Spring Boot如何处理它，至少有以下几个重要的用途：

  1. 理解 Web API 工作原理： 现代Web应用绝大多数都使用JSON进行前后端数据交互。理解序列化/反序列化是理解Spring Boot如何构建和响应API请求的基础。你知道为什么你返回一个Java对象，前端却收到了JSON数据；你知道为什么前端发送JSON数据，你却可以直接在方法参数中拿到一个Java对象。
  2. 开发 RESTful API： Spring Boot是构建RESTful API的强大框架。RESTful API的核心就是通过HTTP请求（GET, POST, PUT, DELETE等）和JSON数据进行资源的交互。掌握JSON处理是开发API的必备技能。
  3. 数据交换和集成： 除了前后端，不同的微服务之间、你的服务和其他第三方服务之间也经常使用JSON交换数据。理解如何处理JSON是进行系统集成和数据交换的基础。
  4. 调试和排错： 当API调用失败时，你可能会看到JSON解析或生成相关的错误（比如 HttpMessageNotReadableException 反序列化失败，或者序列化结果不符合预期）。理解底层机制可以帮助你更快地定位和解决问题。
  5. 定制化需求： 虽然Spring Boot自动化处理了很多，但有时你需要更精细地控制JSON的输出格式（比如日期格式、忽略某些字段、改变字段名等）。这时你需要了解Jackson提供的注解，而这些注解是基于序列化/反序列化的概念工作的。
  6. 数据存储和配置文件： 有些应用会将数据以JSON格式存储（比如NoSQL数据库的一些场景），或者使用JSON作为配置文件格式。了解JSON处理有助于你读写这些数据。

实践示例 (Spring Boot 项目)

我们通过一个简单的例子来演示。

1. Maven 依赖 (确保 spring-boot-starter-web 在 pom.xml 中):

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><modelVersion>4.0.0</modelVersion><parent><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId><version>3.1.5</version> <!-- 使用你项目的实际版本 --><relativePath/> <!-- lookup parent from repository --></parent><groupId>com.example</groupId><artifactId>json-demo</artifactId><version>0.0.1-SNAPSHOT</version><name>json-demo</name><description>Demo project for JSON serialization/deserialization</description><properties><java.version>17</java.version> <!-- 使用你的Java版本 --></properties><dependencies><!-- 这个依赖会自动引入 spring-boot-starter-json (包含 Jackson) --><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency><!-- Spring Boot 测试依赖 (可选) --><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId><scope>test</scope></dependency></dependencies><build><plugins><plugin><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId></plugin></plugins></build></project>

2. 创建一个简单的 Java 对象 (POJO):

这个对象将用于表示我们要在Java代码中操作的数据结构。Jackson在进行反序列化时，默认会寻找无参构造函数，以及通过getter/setter方法来匹配JSON字段和对象属性。为了简化，我们使用Lombok库来自动生成构造函数、getter/setter等。如果你不用Lombok，需要手动添加。

// Product.java
package com.example.jsondemo.model;import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;
import lombok.AllArgsConstructor;@Data // 自动生成 getter, setter, toString, equals, hashCode
@NoArgsConstructor // 自动生成无参构造函数 (反序列化需要)
@AllArgsConstructor // 自动生成全参构造函数 (可选，方便创建对象)
public class Product {private Long id;private String name;private double price;// 如果不用 Lombok，你需要手动添加：// public Product() {} // 无参构造函数// public Product(Long id, String name, double price) { ... } // 全参构造函数// public Long getId() { ... }// public void setId(Long id) { ... }// public String getName() { ... }// public void setName(String name) { ... }// public double getPrice() { ... }// public void setPrice(double price) { ... }
}

注意：如果你没有使用Lombok，需要手动添加Lombok的Maven依赖并在IDE中安装Lombok插件。或者手动写出构造函数和getter/setter方法。

3. 创建一个 Spring Boot Controller:

这个Controller将演示如何接收JSON数据（反序列化）和返回JSON数据（序列化）。

// ProductController.java
package com.example.jsondemo.controller;import com.example.jsondemo.model.Product;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;@RestController // @RestController 包含了 @Controller 和 @ResponseBody
@RequestMapping("/api/products")
public class ProductController {// 模拟一个存储商品的列表 (实际应用中通常是数据库)private List<Product> productList = new ArrayList<>();// 用于生成唯一的IDprivate AtomicLong nextId = new AtomicLong(1);// === 演示 JSON 反序列化 ===// 这个方法接收一个 POST 请求，请求体是 JSON 格式的 Product 对象@PostMappingpublic String createProduct(@RequestBody Product product) {// @RequestBody: Spring Boot (通过 Jackson) 会自动把请求体中的 JSON 字符串// 反序列化成一个 Product Java 对象，并赋值给 product 参数。System.out.println("接收到产品信息:");System.out.println("Name: " + product.getName());System.out.println("Price: " + product.getPrice());// 模拟保存商品并赋予IDproduct.setId(nextId.getAndIncrement());productList.add(product);// 返回一个简单的字符串作为响应return "产品已创建，ID为: " + product.getId();}// === 演示 JSON 序列化 ===// 这个方法接收一个 GET 请求，并返回一个 Product 对象@GetMapping("/{id}")public Product getProductById(@PathVariable Long id) {// Spring Boot (通过 Jackson) 会自动把返回的 Product Java 对象// 序列化成 JSON 字符串，作为响应体发送出去。// 模拟从列表中查找商品 (实际应用中是查询数据库)for (Product product : productList) {if (product.getId().equals(id)) {System.out.println("正在返回产品信息 (将序列化为JSON): " + product);return product; // 返回 Java 对象}}// 如果找不到，返回 null (默认情况下 Jackson 会序列化为 'null')// 更健壮的做法是抛出异常或返回 ResponseEntity<Product> with status 404System.out.println("未找到ID为 " + id + " 的产品");return null;}// 演示返回一个列表的序列化@GetMappingpublic List<Product> getAllProducts() {// Spring Boot (通过 Jackson) 会自动把返回的 List<Product> 对象// 序列化成 JSON 数组，作为响应体发送出去。System.out.println("正在返回所有产品列表 (将序列化为JSON数组)");return productList;}
}

如何测试：

  1. 启动你的Spring Boot应用。

  2. 使用工具（如 Postman, cURL, Insomnia）进行测试：

    • 测试反序列化 (POST请求):

      • URL: http://localhost:8080/api/products (如果你的应用运行在默认端口8080)

      • Method: POST

      • Headers: Content-Type: application/json

      • Body: 选择 raw 并选择 JSON，输入以下JSON：

        {"name": "Wireless Mouse","price": 25.50
}

      • 发送请求。你应该在控制台看到打印的接收信息，并收到一个包含新产品ID的响应。

    • 测试序列化 (GET请求):

      • 假设上一步创建的产品ID是1。

      • URL: http://localhost:8080/api/products/1

      • Method: GET

      • 发送请求。你应该收到一个包含该产品信息的JSON响应，类似这样：

        {"id": 1,"name": "Wireless Mouse","price": 25.5
}

      • 测试返回列表 (GET请求):

        • URL: http://localhost:8080/api/products
        • Method: GET
        • 发送请求。你应该收到一个JSON数组，包含所有已创建的产品。

更进一步：Jackson 注解 (Customization)

虽然自动化很方便，但有时你需要控制JSON的输出。Jackson提供了很多注解，可以在你的POJO类属性或Getter/Setter方法上使用：

  • @JsonIgnore: 忽略某个属性，不进行序列化和反序列化。
  • @JsonProperty("newFieldName"): 改变属性在JSON中的字段名。
  • @JsonFormat(pattern = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss"): 控制日期/时间字段的格式。
  • @JsonInclude(JsonInclude.Include.NON_NULL): 在序列化时，如果属性值为null，则不包含该字段。
  • @JsonCreator, @JsonDeserialize, @JsonSerialize: 更高级的定制。

这些注解让你能够精细地调整Java对象和JSON之间的映射关系。

总结

  1. JSON 是一种常用的数据交换格式。
  2. 序列化 是将 Java 对象转换为 JSON 字符串。
  3. 反序列化 是将 JSON 字符串转换为 Java 对象。
  4. 在 Spring Boot 项目中，通过引入 spring-boot-starter-web (它包含了 Jackson 库)，Spring Boot 会自动配置 Jackson 作为默认的 HttpMessageConverter。
  5. 你只需要在 Controller 方法中使用 @RequestBody (用于反序列化请求体) 和 @ResponseBody (或使用 @RestController，用于序列化返回值)，Spring Boot 就会自动完成 JSON 的转换工作。
  6. 学习这些有助于你理解和开发 Web API，进行数据交互，以及更好地调试应用。

希望这个详细的解释能帮助你这个新手更好地理解 Spring Boot 中的 JSON 处理！多动手实践，你会越来越熟悉的。

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