c# 如何实现一个简单的json解析器

一、JSON格式介绍

JSON(JavaScript Object Notation) 是一种轻量级的数据交换格式。相对于另一种数据交换格式 XML，JSON 有着很多优点。例如易读性更好，占用空间更少等。在 web 应用开发领域内，得益于 JavaScript 对 JSON 提供的良好支持，JSON 要比 XML 更受开发人员青睐。所以作为开发人员，如果有兴趣的话，还是应该深入了解一下 JSON 相关的知识。本着探究 JSON 原理的目的，我将会在这篇文章中详细向大家介绍一个简单的JSON解析器的解析流程和实现细节。由于 JSON 本身比较简单，解析起来也并不复杂。所以如果大家感兴趣的话，在看完本文后，不妨自己动手实现一个 JSON 解析器。好了，其他的话就不多说了，接下来让我们移步到重点章节吧。 在线JOSN校验格式化工具 如果在解析字符串的时候，拿不准这个是不是正确的JOSN，你可以在这个上面测试一下，有利于对自己代码的测试

二、解析原理介绍

解析对象{}

对象结构是{"Key":[值]}的格式，所以先解析到Key字符串，将Key解析出来，然后在解析到值，因为值有可能是【字符串、值类型、布尔类型、对象、数组、null】所以需要根据前缀得到类型，并调用相应的解析方法，循环解析到“}”对象结尾

解析数组[]

对象的结构是[[值],[值]]，因为值有可能是【字符串、值类型、布尔类型、对象、数组、null】所以需要根据前缀得到类型，并调用相应的解析方法，循环解析到]数组结尾

解析字符串

循环解析，需要判断是否遇到转义符\如果遇到，当前字符的下一个字符将是作为普通字符存入结果，如果遇到非转义的 " 字符则退出字符串读取方法，并返回结果

解析值类型

循环拉取[0-9]包括.符号，然后调用转换成double类型方法

解析布尔类型

转判断是 true 还是 false

解析null

转判断是否为 null

解析元素流程图

解析方法列表

方法名	方法作用
AnalysisJson	解析JSON字符串为C#数据结构
AnalysisJsonObject	解析JSON字符串为对象结构
AnalysisJsonArray	解析JSON字符串为数组结构
ReadElement	读取出一个JSON结构
ReadJsonNumber	读取出一个值类型结构
ReadJsonNull	读取出一个null结构
ReadJsonFalse	读取出一个false结构
ReadJsonTrue	读取出一个true结构
ReadString	读取出一个字符串结构
ReadToNonBlankIndex	读取到非空白字符下标位置

例1 解析JSON

{"Name":"张三","Age":18}

1.解析第一个字符{发现是JSON对象结构，调用AnalysisJsonObject方法来解析JSON对象格式

2.解析对象的方法开始循环解析 Key-Value结构直到}对象尾部字符

先解析Key结构调用 ReadString来进行解析出Key字符串从而得到Name这个值 然后解析Value因为值可能是任意结构所以调用ReadElement来解析出一个JSON结构 读取第一个字符得到"从而知道这个Value是一个字符串，调用方法ReadString来读取到这个Value的值张三 读取下一个字符发现不是JSON对象的结尾字符}是,字符代表下面还存在一个Key-Value结构，继续读取 先解析Key结构调用 ReadString来进行解析出Key字符串从而得到Age这个值 然后解析Value因为值可能是任意结构所以调用ReadElement来解析出一个JSON结构 读取第一个字符发现是1是数字，代表下面的这个结构是数值类型调用方法ReadJsonNumber来读取数值类型 读取下一个字符发现是}是JSON对象的结尾字符，退出JSON对象解析，返回解析的JSON对象结构实例

例2 解析JSON

[{"科目":"语文","成绩":99}]

1.解析第一个字符[发现是JSON数组结构，调用方法AnalysisJsonArray方法来解析出JSON数组结构

解析循环解析JSON数据结构直到遇到]数组结构结尾字符

因为数组中每个元素都是可能是任意类型数据，所以调用ReadElement方法来解析值

读取值的第一个字符{发现是JSON对象类型调用AnalysisJsonObject方法解析JSON对象

先解析Key结构调用 ReadString来进行解析出Key字符串从而得到科目这个值

然后解析Value因为值可能是任意结构所以调用ReadElement来解析出一个JSON结构

读取第一个字符得到"从而知道这个Value是一个字符串，调用方法ReadString来读取到这个Value的值语文

读取下一个字符发现不是JSON对象的结尾字符}是,字符代表下面还存在一个Key-Value结构，继续读取

先解析Key结构调用 ReadString来进行解析出Key字符串从而得到成绩这个值

然后解析Value因为值可能是任意结构所以调用ReadElement来解析出一个JSON结构

读取第一个字符发现是9是数字，代表下面的这个结构是数值类型调用方法ReadJsonNumber来读取数值类型

读取下一个字符发现是}是JSON对象的结尾字符，退出JSON对象解析，返回解析的JSON对象结构实例

读取下一个字符发现是]JSON数组的结尾，退出解析JSON数组，返回解析的JSON数组结构实例

三、代码实现

/// <summary> /// JSON解析类型 /// </summary> public static class JsonConvert { /// <summary> /// 解析JSON /// </summary> /// <param name="text">待解析的JSON字符串</param> /// <returns>解析完成的JSON结构对象</returns> public static JsonElement AnalysisJson(string text) { var index = 0; //读取到非空白字符 ReadToNonBlankIndex(text, ref index); if (text[index++] == '[') //解析数组 return AnalysisJsonArray(text, ref index); //解析对象 return AnalysisJsonObject(text, ref index); } /// <summary> /// 解析JSON对象 /// </summary> /// <param name="text">JSON字符串</param> /// <param name="index">开始索引位置</param> /// <returns>JSON对象</returns> private static JsonObject AnalysisJsonObject(string text, ref int index) { var jsonArray = new JsonObject(); do { ReadToNonBlankIndex(text, ref index); if (text[index] != '"') throw new JsonAnalysisException($"不能识别的字符“{text[index]}”！应为“\"”",index); index++; //读取字符串 var name = ReadString(text, ref index); ReadToNonBlankIndex(text, ref index); if (text[index] != ':') throw new JsonAnalysisException($"不能识别的字符“{text[index]}”！",index); index++; ReadToNonBlankIndex(text, ref index); if (jsonArray.ContainsKey(name)) throw new JsonAnalysisException($"已经添加键值：“{name}”",index); //读取下一个Element jsonArray.Add(name, ReadElement(text, ref index)); //读取到非空白字符 ReadToNonBlankIndex(text, ref index); } while (text[index++] != '}'); return jsonArray; } /// <summary> /// 解析JSON数组 /// </summary> /// <param name="text">JSON字符串</param> /// <param name="index">开始索引位置</param> /// <returns>JSON数组</returns> private static JsonArray AnalysisJsonArray(string text, ref int index) { var jsonArray = new JsonArray(); do { ReadToNonBlankIndex(text, ref index); //读取下一个Element jsonArray.Add(ReadElement(text, ref index)); //读取到非空白字符 ReadToNonBlankIndex(text, ref index); } while (text[index++] != ']'); return jsonArray; } /// <summary> /// 读取JSONElement /// </summary> /// <param name="text">字符串</param> /// <param name="index">开始下标</param> /// <returns>下一个Element</returns> private static JsonElement ReadElement(string text, ref int index) { switch (text[index++]) { case '[': return AnalysisJsonArray(text, ref index); case '{': return AnalysisJsonObject(text, ref index); case '"': return new JsonString(ReadString(text, ref index)); case 't': return ReadJsonTrue(text, ref index); case 'f': return ReadJsonFalse(text, ref index); case 'n': return ReadJsonNull(text, ref index); case '0': case '1': case '2': case '3': case '4': case '5': case '6': case '7': case '8': case '9': return ReadJsonNumber(text, ref index); default: throw new JsonAnalysisException($"未知Element“{text[index]}”应该为【[、{{、\"、true、false、null】", index); } } /// <summary> /// 读取值类型 /// </summary> /// <param name="text">JSON字符串</param> /// <param name="index">开始索引</param> /// <returns>JSON数值类型</returns> private static JsonNumber ReadJsonNumber(string text, ref int index) { var i = index; while (i < text.Length && char.IsNumber(text[i]) || text[i] == '.') i++; if (double.TryParse(text.Substring(index - 1, i - index + 1), out var value)) { index = i; return new JsonNumber(value); } throw new JsonAnalysisException("不能识别的数字类型！", i); } /// <summary> /// 读取NULL /// </summary> /// <param name="text">JSON字符串</param> /// <param name="index">开始索引</param> /// <returns>读取NULL</returns> private static JsonNull ReadJsonNull(string text, ref int index) { if (text[index++] == 'u' && text[index++] == 'l' && text[index++] == 'l') { return new JsonNull(); } throw new JsonAnalysisException("读取null出错！", index); } /// <summary> /// 读取FALSE /// </summary> /// <param name="text">JSON字符串</param> /// <param name="index">开始索引</param> /// <returns>布尔值-假</returns> private static JsonBoolean ReadJsonFalse(string text, ref int index) { if (text[index++] == 'a' && text[index++] == 'l' && text[index++] == 's' && text[index++] == 'e') { return new JsonBoolean(false); } throw new JsonAnalysisException("读取布尔值出错！", index); } /// <summary> /// 读取TRUE /// </summary> /// <param name="text">JSON字符串</param> /// <param name="index">开始索引</param> /// <returns>布尔值-真</returns> private static JsonBoolean ReadJsonTrue(string text, ref int index) { if (text[index++] == 'r' && text[index++] == 'u' && text[index++] == 'e') { return new JsonBoolean(true); } throw new JsonAnalysisException("读取布尔值出错！",index); } /// <summary> /// 读取字符串 /// </summary> /// <param name="text">JSON字符串</param> /// <param name="index">开始索引</param> /// <returns>字符串值</returns> private static string ReadString(string text, ref int index) { //是否处于转义状态 var value = new StringBuilder(); while (index < text.Length) { var c = text[index++]; if (c == '\\') { value.Append('\\'); if (index >= text.Length) throw new JsonAnalysisException("未知的结尾！",index); c = text[index++]; value.Append(c); if (c == 'u') { for (int i = 0; i < 4; i++) { c = text[index++]; if (IsHex(c)) { value.Append(c); } else { throw new JsonAnalysisException("不是有效的Unicode字符！",index); } } } } else if (c == '"') { break; } else if (c == '\r' || c == '\n') { throw new JsonAnalysisException("传入的JSON字符串内容中不允许有换行！",index); } else { value.Append(c); } } return value.ToString(); } /// <summary> /// 判断是否为16进制字符 /// </summary> private static bool IsHex(char c) { return c >= '0' && c <= '9' || c >= 'a' && c <= 'z' || c >= 'A' && c <= 'Z'; } /// <summary> /// 读取到非空白字符 /// </summary> /// <param name="text">字符串</param> /// <param name="index">开始下标</param> /// <returns>非空白字符下标</returns> private static void ReadToNonBlankIndex(string text, ref int index) { while (index < text.Length && char.IsWhiteSpace(text[index])) index++; } }

完整DEMO代码下载

Github项目地址（会持续更新）：DEMO代码

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