理解 Go 语言中的 encoding/json 包

Go 语言通过 encoding/json 包提供了对 JSON 数据的强大支持，包括序列化、反序列化、自定义处理、数组处理、任意结构解析以及流式处理等。

1. 基本使用

1.1 结构体字段与 JSON 的映射

在 Go 中，结构体的字段可以通过 json 标签（JSON Tag）与 JSON 字段进行映射。如果不指定 json 标签，默认使用结构体字段名的蛇形命名（小写）作为 JSON 字段名。

type P struct { // 未使用json标签，自动根据字段名称进行绑定
    Name    string
    Age     int
    Address string
    Sex     string
    Time    time.Time
}

type Person struct {
    Name    string `json:"name"`
    Age     int    `json:"age"`
    Address string `json:"-"`
    Sex     string `json:"sex,omitempty"`
}

• 结构体 P：未定义 json 标签，序列化时会使用结构体字段名作为 JSON 字段名。
• 结构体 Person：
  • Name 和 Age 使用 json 标签映射为 name 和 age。
  • Address 使用 - 标签，表示不会被序列化。
  • Sex 使用 omitempty，当字段为空时不会被序列化。

1.2 序列化与反序列化

func main() {
    p1 := P{
        Name:    "Jon",
        Age:     20,
        Address: "beijing",
        Sex:     "男",
        Time:    time.Now(),
    }

    p2 := Person{
        Name:    "hon",
        Age:     20,
        Address: "beijing",
        Sex:     "",
    }

    // 编码（序列化）
    json1, err := json.Marshal(p1)
    // 处理错误
    fmt.Println(string(json1))
    // 输出示例: {"Name":"Jon","Age":20,"Address":"beijing","Sex":"男","Time":"..."}

    json2, err := json.Marshal(p2)
    // 处理错误
    fmt.Println(string(json2))
    // 输出示例: {"name":"hon","age":20}

    // 解码（反序列化）
    var p3 Person
    err = json.Unmarshal(json1, &p3)
    // 处理错误
    fmt.Printf("%+v\n", p3)
    // 输出: {Name:Jon Age:20 Address: Sex:男}

    err = json.Unmarshal(json2, &p3)
    // 处理错误
    fmt.Printf("%+v\n", p3)
    // 输出: {Name:hon Age:20 Address: Sex:}
}

• json.Marshal：将 Go 结构体序列化为 JSON 字符串。
• json.Unmarshal：将 JSON 字符串反序列化为 Go 结构体。

2. 自定义 JSON 序列化与反序列化

有时候，默认的序列化和反序列化方式无法满足需求，这时可以通过实现 MarshalJSON 和 UnmarshalJSON 方法来自定义行为。

2.1 自定义类型示例

type Massachusetts struct {
    Name string
}

type P3 struct {
    Name    string
    Address *Massachusetts
}

// 自定义 MarshalJSON 方法
func (m *Massachusetts) MarshalJSON() ([]byte, error) {
    return json.Marshal(struct {
        State string `json:"state"`
    }{
        State: m.Name,
    })
}

func Customize() {
    address := Massachusetts{Name: "beijing"}
    p := P3{
        Name:    "jon",
        Address: &address,
    }

    // 编码
    jsonBytes, err := json.Marshal(p)
    // 处理错误
    fmt.Println(string(jsonBytes))
    // 输出: {"Name":"jon","Address":{"state":"beijing"}}
}

• Massachusetts 结构体通过自定义 MarshalJSON 方法，将 Name 字段序列化为 state 字段。

3. 处理 JSON 数组

Go 中的切片（Slice）和数组（Array）可以很方便地序列化为 JSON 数组，反向亦然。

3.1 JSON 数组示例

type P4 struct {
    Name string `json:"name"`
    Age  int    `json:"age"`
}

func JsonArray() {
    people := []P4{
        {Name: "p1", Age: 22},
        {Name: "p2", Age: 23},
    }

    jonsBytes, err := json.Marshal(people)
    // 处理错误
    fmt.Println(string(jonsBytes))
    // 输出: [{"name":"p1","age":22},{"name":"p2","age":23}]
}

• JsonArray 函数展示了如何将切片序列化为 JSON 数组，以及如何进行反序列化。

4. 解析任意结构的 JSON 数据

在处理来自外部系统的 JSON 数据时，通常无法提前知道其具体结构。Go 提供了 map[string]interface{} 和 interface{} 来处理这种情况。

4.1 任意结构 JSON 示例

func JsonAny() {
    jsonString := `{
        "name":"p1",
        "Age":21,
        "email":"1.@qq.com"
    }`

    var m map[string]interface{}
    err := json.Unmarshal([]byte(jsonString), &m)
    // 处理错误
    fmt.Printf("%+v\n", m)
    // 输出: map[Age:21 email:1.@qq.com name:p1]
}

• JsonAny 函数展示了如何将任意结构的 JSON 字符串解析为 map[string]interface{}，方便后续操作。

5. 流式处理 JSON 数据

对于大型 JSON 数据，逐行读写（流式处理）比一次性加载整个文件更加高效。Go 提供了 json.Decoder 和 json.Encoder 来处理流式 JSON 数据。

5.1 使用 json.Decoder 解码流式 JSON

func JsonNewDecoder() {
    jsonData := `{"name":"John", "age":23}`
    reader := strings.NewReader(jsonData)
    decoder := json.NewDecoder(reader)

    var p P4
    if err := decoder.Decode(&p); err != nil {
        fmt.Println(err)
    }
    fmt.Printf("%+v\n", p)
    // 输出: {Name:John Age:23}
}

• JsonNewDecoder 函数展示了如何使用 json.Decoder 从 io.Reader 中逐行读取和解析 JSON 数据。

5.2 使用 json.Encoder 编码流式 JSON

func JsonNewEncoder() {
    p := P4{Name: "p1", Age: 22}
    writer := &strings.Builder{}
    encoder := json.NewEncoder(writer)

    if err := encoder.Encode(&p); err != nil {
        fmt.Println(err)
    }
    fmt.Println(writer.String())
    // 输出: {"name":"p1","age":22}
}

• JsonNewEncoder 函数展示了如何使用 json.Encoder 将 Go 数据结构流式写入 io.Writer。

6. 时间类型的序列化与反序列化

在处理包含时间字段的 JSON 数据时，默认的序列化格式为 RFC3339。如果需要自定义时间格式，可以通过自定义类型实现。

6.1 自定义时间格式示例

type CustomTime time.Time

func (ct CustomTime) MarshalJSON() ([]byte, error) {
    return []byte(fmt.Sprintf("\"%s\"", time.Time(ct).Format("2006-01-02 15:04:05"))), nil
}

func (ct *CustomTime) UnmarshalJSON(b []byte) error {
    str := string(b)
    str = str[1 : len(str)-1] // 去除双引号
    t, err := time.Parse("2006-01-02 15:04:05", str)
    if err != nil {
        return err
    }
    *ct = CustomTime(t)
    return nil
}

type P5 struct {
    Name      string     `json:"name"`
    CreatedAt CustomTime `json:"created_at"`
}

func CustomTimeExample() {
    p := P5{
        Name:      "jon",
        CreatedAt: CustomTime(time.Now()),
    }

    jsonBytes, err := json.Marshal(p)
    // 处理错误
    fmt.Println(string(jsonBytes))
    // 输出: {"name":"jon","created_at":"2025-04-03 23:48:31"}

    var p2 P5
    err = json.Unmarshal(jsonBytes, &p2)
    // 处理错误
    fmt.Printf("%+v\n", p2)
    // 输出: {Name:jon CreatedAt:2025-04-03 23:48:31 +0800 CST}
}

• CustomTime 类型通过实现自定义的 MarshalJSON 和 UnmarshalJSON 方法，定义了时间的序列化和反序列化格式。

总结

Go 语言的 encoding/json 包提供了灵活而强大的工具来处理 JSON 数据。无论是基本的序列化和反序列化，还是复杂的自定义行为、数组处理、任意结构解析以及流式处理，encoding/json 都能很好地满足需求。理解并掌握这些功能，有助于在开发中高效地处理各种 JSON 数据相关的任务。