Rust常用技巧-JSON数据操作，收藏或许以后有用！

傻梦兽
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Rust常用技巧-JSON数据操作，收藏或许以后有用！

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语言只是我们程序员实现途径中的工具，语言的生态丰富会让我们做起事来事半功倍。从今天开始我们开始进入Rust的生态学习。这个系列会归纳到《Rust常用技巧》中，仅微信公众号。如有需要记得关注一下梦兽编程公众号。

文本含有一个计算机科普！也许在你的面试可以拿来吹吹牛逼这样子吧，(#^.^#) 。

JSON

日常开发中，JSON数据已经成为我们不可缺少的成员之一。主要的原因是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。它基于JavaScript编程语言的一个子集，但由于其文本格式清晰，现已被广泛用于各种编程语言的数据交换。JSON数据以键值对（key/value）的形式组织，支持字符串、数字、布尔值、数组、对象（即键值对的集合）等多种数据类型。这种格式简洁、清晰，便于在不同的系统或程序之间传输数据，因此成为API接口、配置文件、数据存储等多种场景下的常用格式。

那么Rust中是如何操作Json？

Rust作为一门现代语言，标准款已经提供json模块，提供了一些基础的JSON处理功能。这个库的功能比较简单，适用于不需要复杂处理的场景。

如果你会JavaScript，那么恭喜你基础用法一模一样。但通常情况下我们不会使用标准库的json，后面会介绍另一个强大的json依赖。

如果你想解析一段JSON字符串使用起来和javascript一模一样，只不过JSON.parse换成了json::parse

let parsed = json::parse(r#"

{
    "code": 200,
    "success": true,
    "payload": {
        "features": [
            "awesome",
            "easyAPI",
            "lowLearningCurve"
        ]
    }
}

"#).unwrap();

序列化操作

// 比如我们需要序列化一个数组
let data = vec![1,2,3];
assert_eq!(json::stringify(data), "[1,2,3]");

对一个对象进行序列化

let mut data = json::JsonValue::new_object();

data["answer"] = 42.into();
data["foo"] = "bar".into();

assert_eq!(data.dump(), r#"{"answer":42,"foo":"bar"}"#);

但，一般我们不会这么做。因为这么写会非常啰嗦，我们能不能想JavaScript一样有一个Object的对象操作呢？答案是有的，我们可以使用object!宏进行操作。

let mut data = object!{
    foo: false,
    bar: null,
    answer: 42,
    list: [null, "world", true]
};

let json_str = json::stringify(data);
// 还是使用这个因团队而异
let json_str = data.dump();

如果你已经有一些结构体对象时候，json标准库的操作就显得非常无助。可能需要你写更多工作才能进行转换，有时候你可能还要处理JsonError 异常。

serde_json

这个依赖库主要解决了Json模块中的一点问题：

  1. serde_json 支持直接将 Rust 结构体映射到 JSON 对象，更加自然和方便。
  2. Json 模块在解析和序列化 JSON 数据时，可能会有一定的性能开销。
  3. serde_json 通过使用过程宏和泛型编程技术，在保持易用性的同时优化了性能。
  4. serde_json提供了更加丰富和细粒度的错误处理机制，可以更好地满足复杂场景下的需求。
  5. serde_json 还能处理yaml格式映射。

在处理对于处理大型JSON数据，serde_json通常表现良好，原因如下：

  1. 零拷贝解析：serde_json支持零拷贝解析，它可以避免在解析过程中对数据进行不必要的复制，从而提高性能。
  2. 流式解析：serde_json支持流式解析，允许你逐块处理JSON数据，而不是一次性加载整个文档到内存中。这对于处理大型JSON文件特别有用，因为它可以减少内存使用并允许更快的启动时间。
  3. 高效的序列化/反序列化：serde_json生成的序列化/反序列化代码通常非常高效，因为它会为你的数据结构生成专门的代码，减少了运行时的开销。

如何使用serde-json

cargo add serde-json

use serde_json::{Result, Value};

fn untyped_example() -> Result<()> {
    // 一样的例子
    let data = r#"
		        {
				    "code": 200,
				    "success": true,
				    "payload": {
				        "features": [
				            "awesome",
				            "easyAPI",
				            "lowLearningCurve"
				        ]
				    }
		}"#;

    // 将数据字符串解析为serde_json::Value。
    let v: Value = serde_json::from_str(data)?;
		// 我们可以这样进行访问对象的属性
		//  v["code"]

    Ok(())
}

这是最基础的用法，我们一般管理数据肯定不会是上面这样使用serde提供的json!宏管理我们的项目数据，结构体才是软件相关的精髓。serde同样给我们提供Deserialize和Serialize 两个注解，在需要的结构体添加进去即可。

// 这是一个 嵌套的JSON
use chrono::{DateTime, Utc};
use serde::{Deserialize, Serialize};

#[derive(Serialize, Deserialize)]
pub struct Post {
		/// 相比json模块，我们可以少些很多数据类型不同代理的问题。
    nested_json: PostMetadata,
    title: String,
    body: String
}

#[derive(Serialize, Deserialize)]
pub struct PostMetadata {
    timestamp_created: DateTime<Utc>,
    timestamp_last_updated: DateTime<Utc>,
    categories: Vec<String>,
}

/// 省略init数据的操作，这不是正规写法
let post = ...;

let j = serde_json::to_string(&post)?;
let post_struct = serde_json::from_slice(j).unwrap();

注意：

在大部分情况下，serde-json已经能够满足我们的需求了。但是，在一些特殊情况下，例如数据量过大，此时serde-json就有点吃力了。所以，市面上又有了一些提高 JSON 解析性能的crate。(simd-json/sonic-rs)

**sonic-rs 是有字节开源的，字节目前算是中国区对Rust贡献最大的企业。**

simd-json 大量使用 SIMD 指令集来加速 JSON 解析和序列化的性能，为了保持性能优势,simd-json 有意放弃了一些 serde_json提供的高级特性，如自动派生 Serialize/Deserialize trait。

科普：SIMD 代表"Single Instruction, Multiple Data"(单指令，多数据）。它是一种并行计算技术，可以在一个指令中同时对多个数据进行处理。SIMD 指令集通常被用于需要大量重复数值计算的场景，如图形处理、视频编解码、机器学习等。通过同时处理多个数据,SIMD 可以极大提高这些场景下的计算性能。

simd-json 是一个c++库，也有很多语言为了追求性能扩展出类似simdjson-go 、simdjson-java 等。

Untitled.png

可以看出simdjson的强悍。

使用simd-json提供项目性能

[dependencies]
simd-json = "0.4"

解析 JSON 数据

使用 simd_json::from_slice() 函数可以快速解析 JSON 数据

use simd_json::from_slice;

let json_data = r#"{"name":"John","age":30,"email":"john@example.com"}"#;
let parsed: serde_json::Value = from_slice(json_data.as_bytes()).unwrap();

println!("{:#?}", parsed);

序列化 Rust 数据到 JSON

使用 simd_json::to_vec() 函数可以将 Rust 数据序列化为 JSON 字节数组

use simd_json::to_vec;
use serde::Serialize;

#[derive(Serialize)]
struct Person {
    name: &'static str,
    age: u32,
    email: &'static str,
}

let person = Person {
    name: "John",
    age: 30,
    email: "john@example.com",
};

let json_data = to_vec(&person).unwrap();
println!("{}", String::from_utf8_lossy(&json_data));

配合 Serde 使用

simd-json 可以与 Serde 生态系统无缝集成，使用 Serde 的 Serialize 和 Deserialize trait:

use serde::{Serialize, Deserialize};
use simd_json::{from_slice, to_vec};

#[derive(Serialize, Deserialize)]
struct Person {
    name: String,
    age: u32,
    email: String,
}

let person = Person {
    name: "John".to_string(),
    age: 30,
    email: "john@example.com".to_string(),
};

let json_data = to_vec(&person).unwrap();
let parsed: Person = from_slice(&json_data).unwrap();

println!("{:#?}", parsed);

虽然simd-json性能更好，但是它缺失了serde生态带来的便利性。如果是对性能有严格要求，如实时数据处理、切入式场景下选择会好点。一般的功能需求如Web服务，数据库交互等在Rust的加持下serde-json完全是够用的。

总结

以上就是rust对json数据类型操作的所有内容，大家可以按需进行选择。在符合自己的功能的场景下选择就好。一般来说serde-json 属于万金油，直接使用serde-json 即可。

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