Json与Java类

简介

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成。JSON数据由键值对构成，并以易于阅读的文本形式展现，支持数组、对象、字符串、数字、布尔值和null等数据类型。在Web开发、移动应用以及服务器间的数据交换中，JSON格式的应用极为广泛。

Java类则是面向对象编程语言Java中用于定义对象蓝图的结构，它定义了对象的状态（即成员变量）和行为（即方法）。Java类可以用来创建具有特定属性和功能的对象实例，是面向对象编程的基础构建模块。

当处理JSON数据与Java应用交互时，通常需要将JSON数据转换为Java对象，或反之将Java对象序列化为JSON字符串。这样做可以方便地在Java代码中操作和处理数据，同时保持与Web服务和其他系统间的兼容性。

一、JSON 结构

这个Java类结构如果要转换成JSON格式，其数据结构大致如下：

{
  "date": "2023-04-01",
  "cityInfo": {
    "city": "New York"
  }
}

date 键对应了 MyJson 类中的 date 字段，存储日期字符串。
cityInfo 是一个对象，对应了 MyJson 类中的 CityInfo 内部类实例，其中：
- city 键则对应了 CityInfo 类中的 city 字段，存储城市名称。

二、Java 类结构解释

将JSON字符串转换回Java对象（反序列化）：

public class MyJson {
    // 定义一个私有字段，用于存储日期信息
    private String date;
    
    // 定义一个内部类，表示城市信息
    private CityInfo cityInfo;

    // 获取日期的方法
    public String getDate() {
        return date;
    }

    // 获取城市信息的方法
    public CityInfo getCityInfo() {
        return cityInfo;
    }

    // 内部类 CityInfo，用来封装城市信息
    private class CityInfo {
        // 城市名称的私有字段
        private String city;

        // 获取城市名称的方法
       public String getCity() {
            return city;
        }
    }
}

在实际开发中，如果您需要将这样的Java对象转换为JSON字符串（序列化）或者将JSON字符串转换回Java对象（反序列化），可以使用诸如 Gson、Jackson 等库来简化操作。例如，使用Gson库进行序列化和反序列化的基本代码示例如下：

三、序列化（Java对象转JSON）

MyJson myJson = new MyJson();
myJson.date = "2023-04-01";
myJson.cityInfo = new MyJson.CityInfo();
myJson.cityInfo.city = "New York";

Gson gson = new Gson();
String json = gson.toJson(myJson);

// 创建一个MyJson对象实例
MyJson myJson = new MyJson();

// 给MyJson对象的date字段赋值为"2023-04-01"
myJson.date = "2023-04-01";

// 创建MyJson类内部类CityInfo的一个实例，并将其赋值给myJson的cityInfo字段
myJson.cityInfo = new MyJson.CityInfo();

// 给刚创建的CityInfo对象的city字段赋值为"New York"
myJson.cityInfo.city = "New York";

// 创建Gson对象，Gson是Google提供的一个用来在Java对象和JSON数据之间进行映射的库
Gson gson = new Gson();

// 使用Gson对象的toJson方法，将myJson对象转换成其对应的JSON格式的字符串
// 这个过程称为序列化，即将Java对象转换为JSON字符串
String json = gson.toJson(myJson);

这段代码首先创建了一个MyJson类的实例，并给其成员变量赋值，包括一个日期字符串和一个内部类CityInfo的实例，其中CityInfo也包含了一个城市名称的字段。之后，通过Google的Gson库，将这个填充了数据的MyJson对象转换成了JSON格式的字符串。这个过程是Java对象到JSON字符串的序列化过程，常用于数据传输或存储场景。

四、反序列化（JSON转Java对象）

String json = "{"date":"2023-04-01","cityInfo":{"city":"New York"}}";

Gson gson = new Gson();
MyJson myJson = gson.fromJson(json, MyJson.class);

String json = "{\"date\":\"2023-04-01\",\"cityInfo\":{\"city\":\"New York\"}}";

// 创建Gson对象，Gson是Google提供的一个Java库，用于将Java对象转换为JSON字符串或将JSON字符串转换为等价的Java对象
Gson gson = new Gson();

// 使用Gson的fromJson方法，传入JSON字符串和目标Java类（MyJson.class）作为参数
// 该方法会解析JSON字符串，根据MyJson类的结构自动创建一个MyJson对象实例
// 其中，JSON字符串中的键值对会被映射到MyJson对象的相应字段上
// 例如，"date"键的值会被赋给MyJson对象的date属性，"cityInfo"内嵌对象的"city"键值对会被用来初始化MyJson对象内部的CityInfo对象
MyJson myJson = gson.fromJson(json, MyJson.class);

在这段代码中，首先定义了一个JSON字符串json，它表示一个包含日期（"date"）和城市信息（"cityInfo"，其中包含"city"）的简单数据结构。接下来，创建了Gson库的实例gson，用于处理JSON数据。最后，通过调用gson.fromJson()方法，将JSON字符串转换为了MyJson类的实例myJson。这一转换过程基于JSON键与Java对象字段名称的匹配，自动完成对象的创建与属性赋值。

五、static静态类

// 定义一个方法用于演示如何将Java对象转换为JSON字符串
private void JsonJava(){
    // 创建MyJson对象
    MyJson myJson = new MyJson();
    
    // 设置MyJson对象的数据字段
    myJson.data = "2024.6.22";
    
    // 创建并初始化MyJson的静态内部类CityInfo的实例，无需依赖MyJson的实例即可创建
    myJson.cityInfo = new MyJson.CityInfo();
    // 设置CityInfo的city字段
    myJson.cityInfo.city = "贵州";
    
    // 使用Gson库将MyJson对象转换为JSON字符串
    Gson gson = new Gson();
    String json = gson.toJson(myJson);
    
    // 将JSON字符串设置到TextView中显示
    textView2.setText(json);
}

// 定义MyJson类，包含日期数据和城市信息的内部类
private static class MyJson{
    String data; // 存储日期信息
    
    // 静态内部类CityInfo，用于封装城市信息
    private static class CityInfo{
        String city; // 城市名称
        
        // 提供公开方法获取城市名称，尽管类本身是静态的，但方法访问控制仍可按需设定
        public String getCity() {
            return city;
        }
    }
    
    // CityInfo实例，由于静态内部类不依赖外部类实例，因此可以独立存在
    private CityInfo cityInfo;
    
    // 获取CityInfo实例的封装方法，虽然在这个例子中未直接使用，但展示了如何访问静态内部类实例
    private CityInfo getCityInfo() {
        return cityInfo;
    }
    
    // 获取日期数据的封装方法
    private String getData() {
        return data;
    }
}

我们可以更清晰地看到静态内部类CityInfo是如何被创建和使用的，以及它作为MyJson类的一部分，是如何独立于外部类实例存在的。这样的设计有助于理解静态内部类在Java编程中的实际应用价值，特别是在处理JSON数据时，可以更加灵活地构建和操作数据模型。

在Java中，将内部类声明为static，即静态内部类，有以下几个主要的原因和效果：

访问权限: 静态内部类不需要依赖于外部类的实例就可以被创建和访问。这意味着你不需要先创建外部类的一个实例，就可以直接创建静态内部类的实例。在你的示例中，即使没有MyJson的实例，也可以直接创建CityInfo对象。
内存管理: 静态内部类不持有对外部类实例的引用。这减少了潜在的内存泄漏风险，因为即使外部类实例被垃圾回收，静态内部类及其实例仍然可以独立存在。
设计意图: 使用静态内部类通常表明这个类与外部类的实例关系不大，更多的是逻辑上的一种组织方式。它更像是一个辅助类或工具类，服务于外部类但不依赖于外部类的状态。
命名空间和封装: 将CityInfo作为MyJson的静态内部类，可以更好地组织代码，保持相关类的紧密性，同时利用外部类作为命名空间，避免类名冲突。

在你的代码片段中，MyJson类中的CityInfo类被声明为静态的，这样做的好处在于，当你使用Gson库来序列化或反序列化JSON时，可以直接创建和操作CityInfo对象，而无需先实例化MyJson。这简化了对象的创建过程，也使得代码更加清晰和高效。

六、非静态类

private void JsonJava(){
    // 创建MyJson实例
    MyJson myJson = new MyJson();
    
    // 设置MyJson的data字段
    myJson.data = "2024.6.22";
    
    // 创建MyJson的CityInfo实例，需通过MyJson的实例来创建
    MyJson.CityInfo cityInfo = myJson.new CityInfo();
    cityInfo.city = "贵州";
    
    // 将创建的CityInfo实例设置给MyJson的cityInfo字段
    myJson.setCityInfo(cityInfo);
    
    // 使用Gson库将MyJson对象转换为JSON字符串
    Gson gson = new Gson();
    String json = gson.toJson(myJson);
    
    // 将JSON字符串设置到textView2中
    textView2.setText(json);
}

// 修改MyJson类，移除CityInfo的static修饰符
private class MyJson{
    String data;
    private CityInfo cityInfo;
    
    // 添加一个方法来设置cityInfo，因为非静态内部类实例需要通过外部类来创建和访问
    public void setCityInfo(CityInfo cityInfo) {
        this.cityInfo = cityInfo;
    }
    
    public CityInfo getCityInfo() {
        return cityInfo;
    }
    
    private String getData() {
        return data;
    }
    
    // 修改CityInfo为非静态内部类
    private class CityInfo{
        String city;
        
        public String getCity() {
            return city;
        }
    }
}

在这个修改后的版本中，CityInfo不再声明为静态（去掉了static关键字），意味着它现在是一个非静态内部类。因此，创建CityInfo实例必须通过一个MyJson实例来完成，如myJson.new CityInfo()所示。此外，为了设置和获取cityInfo字段，我在MyJson类中添加了setCityInfo和已经存在的getCityInfo方法。首先创建了MyJson的实例myJson，然后通过myJson实例创建了CityInfo的实例cityInfo，设置城市名称，并通过setCityInfo方法将cityInfo实例绑定到myJson上。最后，使用Gson将整个myJson对象序列化为JSON字符串并显示。这样的处理方式符合非静态内部类的使用规则。