json
文章来源:http://code.alibabatech.com/wiki/display/FastJSON/Inside+Fastjson
Fastjson内幕
JSON协议使用方便，越来越流行。JSON的处理器有很多，为什么需要再写一个呢？因为我们需要一个性能很好的JSONParser，希望JSONParser的性能有二进制协议一样好，比如和protobuf一样，这可不容易，但确实做到了。有人认为这从原理上就是不可能的，但是计算机乃实践科学，看实际的结果比原理推导更重要。
这篇文章告诉大家：
Fastjson究竟有多快
为什么Fastjson这么快
你能用Fastjson来做什么！
如何获得fastjson？
首先，Fastjson究竟有多快？
我们看一下使用https://github.com/eishay/jvm-serializers/提供的程序进行测试得到的结果：
序列化时间反序列化时间大小压缩后大小
java序列化865443787889541
hessian672510460501313
protobuf29641745239149
thrift31771949349197
avro35201948221133
json-lib45788149741485263
jackson30524161503271
fastjson25951472468251
测试数据：https://github.com/eishay/jvm-serializers/wiki/TestValue
这是一个468bytes的JSONBytes测试，从测试结果来看，无论序列化和反序列化，Fastjson超越了protobuf，可以当之无愧fast!它比javadeserialize快超过30多倍，比json-lib快100倍。由于Fastjson的存在，你可以放心使用json统一协议，达到文本协议的可维护性，二进制协议的性能。
为什么Fastjson能够做到这么快？
JSON处理主要包括两个部分，serialize和deserialize。serialize就是把Java对象变成JSONString或者JSONBytes。Deserialize是把JSONString或者JsonBytes变成java对象。其实这个过程有些JSON库是分三部分的，jsonstring<－>jsontree<－>javaobject。Fastjson也支持这种转换方式，但是这种转换方式因为有多余的步骤，性能不好，不推荐使用。
一、Fastjson中Serialzie的优化实现
1、自行编写类似StringBuilder的工具类SerializeWriter。
把java对象序列化成json文本，是不可能使用字符串直接拼接的，因为这样性能很差。比字符串拼接更好的办法是使用java.lang.StringBuilder。StringBuilder虽然速度很好了，但还能够进一步提升性能的，fastjson中提供了一个类似StringBuilder的类com.alibaba.fastjson.serializer.SerializeWriter。
SerializeWriter提供一些针对性的方法减少数组越界检查。例如publicvoidwriteIntAndChar(inti,charc){}，这样的方法一次性把两个值写到buf中去，能够减少一次越界检查。目前SerializeWriter还有一些关键的方法能够减少越界检查的，我还没实现。也就是说，如果实现了，能够进一步提升serialize的性能。
2、使用ThreadLocal来缓存buf。
这个办法能够减少对象分配和gc，从而提升性能。SerializeWriter中包含了一个char[]buf，每序列化一次，都要做一次分配，使用ThreadLocal优化，能够提升性能。
3、使用asm避免反射
获取javabean的属性值，需要调用反射，fastjson引入了asm的来避免反射导致的开销。fastjson内置的asm是基于objectwebasm3.3.1改造的，只保留必要的部分，fastjsonasm部分不到1000行代码，引入了asm的同时不导致大小变大太多。
4、使用一个特殊的IdentityHashMap优化性能。
fastjson对每种类型使用一种serializer，于是就存在class->JavaBeanSerizlier的映射。fastjson使用IdentityHashMap而不是HashMap，避免equals操作。我们知道HashMap的算法的transfer操作，并发时可能导致死循环，但是ConcurrentHashMap比HashMap系列会慢，因为其使用volatile和lock。fastjson自己实现了一个特别的IdentityHashMap，去掉transfer操作的IdentityHashMap，能够在并发时工作，但是不会导致死循环。
5、缺省启用sortfield输出
json的object是一种key/value结构，正常的hashmap是无序的，fastjson缺省是排序输出的，这是为deserialize优化做准备。
6、集成jdk实现的一些优化算法
在优化fastjson的过程中，参考了jdk内部实现的算法，比如inttochar[]算法等等。
二、fastjson的deserializer的主要优化算法
deserializer也称为parser或者decoder，fastjson在这方面投入的优化精力最多。
1、读取token基于预测。
所有的parser基本上都需要做词法处理，json也不例外。fastjson词法处理的时候，使用了基于预测的优化算法。比如key之后，最大的可能是冒号":"，value之后，可能是有两个，逗号","或者右括号"}"。在com.alibaba.fastjson.parser.JSONScanner中提供了这样的方法：
publicvoidnextToken(intexpect){
for(;;){
switch(expect){
caseJSONToken.COMMA://
if(ch==','){
token=JSONToken.COMMA;
ch=buf[++bp];
return;
}
if(ch=='}'){
token=JSONToken.RBRACE;
ch=buf[++bp];
return;
}
if(ch==']'){
token=JSONToken.RBRACKET;
ch=buf[++bp];
return;
}
if(ch==EOI){
token=JSONToken.EOF;
return;
}
break;
//......
}
}
从上面摘抄下来的代码看，基于预测能够做更少的处理就能够读取到token。
2、sortfieldfastmatch算法
fastjson的serialize是按照key的顺序进行的，于是fastjson做deserializer时候，采用一种优化算法，就是假设key/value的内容是有序的，读取的时候只需要做key的匹配，而不需要把key从输入中读取出来。通过这个优化，使得fastjson在处理json文本的时候，少读取超过50%的token，这个是一个十分关键的优化算法。基于这个算法，使用asm实现，性能提升十分明显，超过300％的性能提升。
{"id":123,"name":"魏加流","salary":56789.79}
------------------------
在上面例子看，虚线标注的三个部分是key，如果key_id、key_name、key_salary这三个key是顺序的，就可以做优化处理，这三个key不需要被读取出来，只需要比较就可以了。
这种算法分两种模式，一种是快速模式，一种是常规模式。快速模式是假定key是顺序的，能快速处理，如果发现不能够快速处理，则退回常规模式。保证性能的同时，不会影响功能。
在这个例子中，常规模式需要处理13个token，快速模式只需要处理6个token。
实现sortfieldfastmatch算法的代码在这个类com.alibaba.fastjson.parser.deserializer.ASMDeserializerFactory，是使用asm针对每种类型的VO动态创建一个类实现的。
这里是有一个用于演示sortfieldfastmatch算法的代码：http://code.alibabatech.com/svn/fastjson/trunk/fastjson/src/test/java/data/media/ImageDeserializer.java
//用于快速匹配的每个字段的前缀
char[]size_="\"size\":".toCharArray();
char[]uri_="\"uri\":".toCharArray();
char[]titile_="\"title\":".toCharArray();
char[]width_="\"width\":".toCharArray();
char[]height_="\"height\":".toCharArray();
//保存parse开始时的lexer状态信息
intmark=lexer.getBufferPosition();
charmark_ch=lexer.getCurrent();
intmark_token=lexer.token();
intheight=lexer.scanFieldInt(height_);
if(lexer.matchStat==JSONScanner.NOT_MATCH){
//退出快速模式,进入常规模式
lexer.reset(mark,mark_ch,mark_token);
return(T)super.deserialze(parser,clazz);
}
Stringvalue=lexer.scanFieldString(size_);
if(lexer.matchStat==JSONScanner.NOT_MATCH){
//退出快速模式,进入常规模式
lexer.reset(mark,mark_ch,mark_token);
return(T)super.deserialze(parser,clazz);
}
Sizesize=Size.valueOf(value);
//......
//batchset
Imageimage=newImage();
image.setSize(size);
image.setUri(uri);
image.setTitle(title);
image.setWidth(width);
image.setHeight(height);
return(T)image;
3、使用asm避免反射
deserialize的时候，会使用asm来构造对象，并且做batchset，也就是说合并连续调用多个setter方法，而不是分散调用，这个能够提升性能。
4、对utf-8的jsonbytes，针对性使用优化的版本来转换编码。
这个类是com.alibaba.fastjson.util.UTF8Decoder，来源于JDK中的UTF8Decoder，但是它使用ThreadLocalCacheBuffer，避免转换时分配char[]的开销。
ThreadLocalCache的实现是这个类com.alibaba.fastjson.util.ThreadLocalCache。第一次1k，如果不够，会增长，最多增长到128k。
//代码摘抄自com.alibaba.fastjson.JSON
publicstaticfinal<T>TparseObject(byte[]input,intoff,intlen,CharsetDecodercharsetDecoder,Typeclazz,
Feature...features){
charsetDecoder.reset();
intscaleLength=(int)(len*(double)charsetDecoder.maxCharsPerByte());
char[]chars=ThreadLocalCache.getChars(scaleLength);//使用ThreadLocalCache，避免频繁分配内存
ByteBufferbyteBuf=ByteBuffer.wrap(input,off,len);
CharBuffercharByte=CharBuffer.wrap(chars);
IOUtils.decode(charsetDecoder,byteBuf,charByte);
intposition=charByte.position();
return(T)parseObject(chars,position,clazz,features);
}
5、symbolTable算法。
我们看xml或者javac的parser实现，经常会看到有一个这样的东西symboltable，它就是把一些经常使用的关键字缓存起来，在遍历char[]的时候，同时把hash计算好，通过这个hash值在hashtable中来获取缓存好的symbol，避免创建新的字符串对象。这种优化在fastjson里面用在key的读取，以及enumvalue的读取。这是也是parse性能优化的关键算法之一。
以下是摘抄自JSONScanner类中的代码，这段代码用于读取类型为enum的value。
inthash=0;
for(;;){
ch=buf[index++];
if(ch=='\"'){
bp=index;
this.ch=ch=buf[bp];
strVal=symbolTable.addSymbol(buf,start,index-start-1,hash);//通过symbolTable来获得缓存好的symbol，包括fieldName、enumValue
break;
}
hash=31*hash+ch;//在tokenscan的过程中计算好hash
//......
}
我们能用fastjson来作什么？
1、替换其他所有的json库，java世界里没有其他的json库能够和fastjson可相比了。
2、使用fastjson的序列化和反序列化替换javaserialize，javaserialize不单性能慢，而且体制大。
3、使用fastjson替换hessian，json协议和hessian协议大小差不多一样，而且fastjson性能优越，10倍于hessian
4、把fastjson用于memached缓存对象数据。
如何获得fastjson
官方网站
Fastjson是开源的，基于Apache2.0协议。你可以在官方网站了解最新信息。http://code.alibabatech.com/wiki/display/FastJSON/Home
maven用户
Maven仓库http://code.alibabatech.com/mvn/releases/
<dependency>
<groupId>com.alibaba</groupId>
<artifactId>fastjson</artifactId>
<version>1.1.2</version>
</dependency>
Downlaods
Binary:http://code.alibabatech.com/mvn/releases/com/alibaba/fastjson/1.1.2/fastjson-1.1.2.jar
Source:http://code.alibabatech.com/mvn/releases/com/alibaba/fastjson/1.1.2/fastjson-1.1.2-sources.jar
Subversion:http://code.alibabatech.com/svn/fastjson/trunk/fastjson/
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Aug15,2011
Anonymous
有个很奇怪的问题，无论是用json-lib还是jackson，还是你的Fastjson，都无法解析Map中keyobject，比如Map<CustomerObject1,CustomerObject2>，奇怪的地方在于作为value的CustomerObject2可以直接转换为json字符串，但作为key的CustomerObject1只是一个很普通的javabean，却无法转换，每次都显示的是hashcode，这是什么原因呢？按理来说做到应该不复杂啊，而且CustomerObject1还是重写了hashcode和equals方法的，求解啊
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Aug18,2011
温少
这局限于json的标准，考虑实现这个功能。
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Dec10,2011
Anonymous
Map的key本来就是由对象hash过来的，难道你能再根据hashcode反算出对象？
不靠谱
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Sep16,2011
Anonymous
classA<T>
Unknownmacro:{Map<String,T>attribute=newHashMap<String,T>();}
A<MyClass>a=newA<MyClass>();
Stringjson=JSON.toJSONString(a);
JSON.parseObject(json,newTypeReference<MyClass>(){});
这样为什么MyClass转不回来额？是写的不对还是本来不支持？
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Sep16,2011
Anonymous
温少有没有测试国JSEL.
JSEL中也有一个性能不错的JSON工具:
http://code.google.com/p/lite/wiki/JSON
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Mar12,2012
Anonymous
Woahnelly,howaboutthemaplpes!
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Sep21,2011
Anonymous
fastjson跟Gson的性能做过对比吗？另外，fastjson可以在Android手机平台上吗？Android平台上也是用java编程语言的
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Sep22,2011
Anonymous
fastjson有没有对webservice的支持，比如cxf的jsonProvider
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Mar12,2012
Anonymous
I'vebeenloiokngforapostlikethisforever(andaday)
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Mar13,2012
Anonymous
tFUMWN<ahref="http://hjpoqziqdyuf.com/">hjpoqziqdyuf</a>
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Mar13,2012
Anonymous
16UTi1,yhegfvcflzgp,[link=http://crwwcybyxeeh.com/]crwwcybyxeeh[/link],http://xpivegnnlqbk.com/
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Mar13,2012
Anonymous
Z6f9y0<ahref="http://wzdyvzlwfkpn.com/">wzdyvzlwfkpn</a>
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Mar16,2012
Anonymous
Em1NEX,jzlidchlqxfu,[link=http://jwjxiuchxikc.com/]jwjxiuchxikc[/link],http://gushgcoigxrd.com/
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Oct13,2011
Anonymous
发现一给我问题，使用fastjson在做测试时，如果实体对象的属性是以大写字母开头（特殊情况）的下，如果使用fastjson将对象集合转换成json字符串的时候，fastjson会自动把以大写字母开头的的对象的属性的头一个字母自动更改成小写的，这样如果在前台页面还是按照实体对象中定义的属性使用javascript迭代取值时，就会出项undefined的错误。不过，把通过fastjson转化后的json字符串再转换成java的实体对象后再取值却没有影响，可以正常取到。
如：
User.java
——————————————————————————————————————————————————————————
……
privateStringid;
privateStringname;
privateintage;
privatebooleanmarriage;
privateStringSOMETHING;//此处定义的属性全部都是大写字母
……
——————————————————————————————————————————————————————————
JsonTest.java
——————————————————————————————————————————————————————————
……
Useru=newUser();
u.setAge(111);
u.setId("100");
u.setMarriage(Boolean.FALSE);
u.setName("hety");
u.setSOMETHING("中华人民共和国");
Useru2=newUser();
u2.setAge(222);
u2.setId("101");
u2.setMarriage(Boolean.TRUE);
u2.setName("张三");
u2.setSOMETHING("测试测试测试");
List<User>list=newArrayList<User>();
list.add(u);
list.add(u2);
Stringjson=JSON.toJSONString(list);
System.out.println(json);
……
最后一行打印如下：
Unknownmacro:{"age"}
fastjson并没有严格按照实体对象中定义的属性来输出“SOMETHING”,而是输出了“sOMETHING”,这个算不算一个bug呢？
email:[email protected]
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Oct13,2011
Anonymous
发现一个问题，使用fastjson在做测试时，如果实体对象的属性是以大写字母开头（特殊情况）的下，如果使用fastjson将对象集合转换成json字符串的时候，fastjson会自动把以大写字母开头的的对象的属性的头一个字母自动更改成小写的，这样如果在前台页面还是按照实体对象中定义的属性使用javascript迭代取值时，就会出项undefined的错误。不过，把通过fastjson转化后的json字符串再转换成java的实体对象后再取值却没有影响，可以正常取到。
如：
User.java
——————————————————————————————————————————————————————————
……
privateStringid;
privateStringname;
privateintage;
privatebooleanmarriage;
privateStringSOMETHING;//此处定义的属性全部都是大写字母
……
——————————————————————————————————————————————————————————
JsonTest.java
——————————————————————————————————————————————————————————
……
Useru=newUser();
u.setAge(111);
u.setId("100");
u.setMarriage(Boolean.FALSE);
u.setName("hety");
u.setSOMETHING("中华人民共和国");
Useru2=newUser();
u2.setAge(222);
u2.setId("101");
u2.setMarriage(Boolean.TRUE);
u2.setName("张三");
u2.setSOMETHING("测试测试测试");
List<User>list=newArrayList<User>();
list.add(u);
list.add(u2);
Stringjson=JSON.toJSONString(list);
System.out.println(json);
……
最后一行打印如下：
Unknownmacro:
Unknownmacro:{"age"}
fastjson并没有严格按照实体对象中定义的属性来输出“SOMETHING”,而是输出了“sOMETHING”,这个算不算一个bug呢？
email:[email protected]
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Oct13,2011
Anonymous
发现一给我问题，使用fastjson在做测试时，如果实体对象的属性是以大写字母开头（特殊情况）的下，如果使用fastjson将对象集合转换成json字符串的时候，fastjson会自动把以大写字母开头的的对象的属性的头一个字母自动更改成小写的，这样如果在前台页面还是按照实体对象中定义的属性使用javascript迭代取值时，就会出项undefined的错误。不过，把通过fastjson转化后的json字符串再转换成java的实体对象后再取值却没有影响，可以正常取到。
如：
User.java
——————————————————————————————————————————————————————————
……
privateStringid;
privateStringname;
privateintage;
privatebooleanmarriage;
privateStringSOMETHING;//此处定义的属性全部都是大写字母
……
——————————————————————————————————————————————————————————
JsonTest.java
——————————————————————————————————————————————————————————
……
Useru=newUser();
u.setAge(111);
u.setId("100");
u.setMarriage(Boolean.FALSE);
u.setName("hety");
u.setSOMETHING("中华人民共和国");
Useru2=newUser();
u2.setAge(222);
u2.setId("101");
u2.setMarriage(Boolean.TRUE);
u2.setName("张三");
u2.setSOMETHING("测试测试测试");
List<User>list=newArrayList<User>();
list.add(u);
list.add(u2);
Stringjson=JSON.toJSONString(list);
System.out.println(json);
……
最后一行打印如下（以下都是用中文的符号，要不正常显示不了）：
｛“age＂：222,＂id＂：＂101＂，＂marriage＂：true，＂name＂：＂张三＂，＂sOMETHING＂：＂测试测试测试＂｝
fastjson并没有严格按照实体对象中定义的属性来输出“SOMETHING”,而是输出了“sOMETHING”,这个算不算一个bug呢？
email:[email protected]
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Nov02,2011
Anonymous
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Feb29,2012
Anonymous
FastJson是不是不能像jsonLib一样能对JSON字符串中元素的key进行拼写检查。
比如下面这段代码
try
Unknownmacro:{businessId=jsonObject.getLong("bid");}
catch(Exceptione)
{
}
在JSONLib中如果bid没有拼写正确，则会抛出异常
但在FastJson好像不会。
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Mar12,2012
Anonymous
What'sittaketobecomeasublimeexpounderofproselikeyroeuslf?
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Mar13,2012
Anonymous
psRYhN,trxacbekjfts,[link=http://cvcnkpwnwioa.com/]cvcnkpwnwioa[/link],http://elipeltozheq.com/
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Mar13,2012
Anonymous
lHmDxJ<ahref="http://vfmmnevwhmzi.com/">vfmmnevwhmzi</a>
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Mar16,2012
Anonymous
NDmOiP,jdpsennnfjiw,[link=http://hveiofuofoty.com/]hveiofuofoty[/link],http://rkgfhsbmewjs.com/
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Mar26,2012
Anonymous
定义了一个List<T>list;
...
JSON.toJSONString(list)
出现.......},{"customer":{"$ref":"$[1].customer"问题
二条数据，不能有相同的实体类？
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Apr27,2012
Anonymous
想要一个注解比如名字叫@JSONDisField，使用了此注解，则在javabean转换为json的时候丢弃此字段
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Jun02,2012
Anonymous
我使用eclipseforjavaee，tomcat7.0+,JDK1.6+
为什么在javase中正常，但在javaee中，比如servlet或者jsp中，不能执行，出现JSONcannotberesolved错误，重新导入好多次了。
.....
StringjsonTest="testjson";
Stringstr=JSON.toJSONString(jsonTest);//这句出现java.lang.ClassNotFoundException异常。
.....
好几个版本都是这样，使用google的Gson也是这样。
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Jul24,2012
Anonymous
搜索了源码，没有找到如何转换javaobject到jsontree的api，wiki中提到可以支持：
jsonstring<－>jsontree<－>javaobject
jsontree虽然会减慢速度，但在如下场景还是有需要的：
[{parent-name:'fast',boys-num:2,girls-num:1},
{parent-name:'json',boys-num:1,girls-num:2}]
parent-->children（boys,girls）某些view需要,如果需要另外在建立一个JavaBean来表述这种情况，代码量和开发量都会增加。如果有中间的jsontree，可以用迭代JSONArray中的JSONObject，用put方式增加2个JavaBean没有的属性，会方便很多。
还有种情况是Hibernate中的外键对象，例如User中的UserDetail有个faivorColor属性,而在ExtJs中需要在grid中使用这个属性，grid使用JSONStore，虽然用ValueFilter可以做到这样的转换，但使用起来不是很直观方便。
项目原本的使用Json-Lib,但json-lib从10年底就开始没有更新了。想转换个JSON序列化反序列化底层，Jackson视乎太偏爱annotation，动态的编程方式来控制json序列化不太方便，记起以前javaeye里看过fastjson介绍，决定采用试试，95%的代码转换都很好完成，唯独缺少转换JSONObject和JSONArray的方法。
请教一下温少，有没有可以用的例子：
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Jul24,2012
Anonymous
一个bug,如果某个类下面有一个这个属性
publictransientList<LookupKeyword>lookupKeywords;
publicList<LookupKeyword>getLookupKeywords()
Unknownmacro:{returnlookupKeywords;}
由eclipse自动生成的属性访问器的名称里的K字母是大写的情况下，JSON.toJSONString（）方法返回时就会忽略掉这个属性,改成小写便可。
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Aug13,2012
Anonymous
symbolTable会增长的特别大，这会不会影响性能？
应用运行两天，symbolTable中Entry的实例数都到28w了
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