Fastjson使用
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Fastjson技术内幕（转）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JSON Parser，希望JSON Parser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：
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：
测试数据：https://github.com/eishay/jvm-serializers/wiki/TestValue 这是一个468bytes的JSON Bytes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java deserialize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JSON String或者JSON Bytes。Deserialize是把JSON String或者Json Bytes变成java对象。其实这个过程有些JSON库是分三部分的，json string <－> json tree <－> java object。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public void writeIntAndChar(int i,char c) {}，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java bean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objectweb asm 3.3.1改造的，只保留必要的部分，fastjson asm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sort field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int to char[]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： public void nextToken(int expect) {
for (;;) {
switch (expect) {
case JSONToken.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、sort field fast match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sort field fast match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。 // 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
int mark = lexer.getBufferPosition();
char mark_ch = lexer.getCurrent();
int mark_token = lexer.token();
int height = 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);
}
String value = lexer.scanFieldString(size_);
if (lexer.matchStat == JSONScanner.NOT_MATCH) {
// 退出快速模式,clazz);
}
Size size = Size.valueOf(value);
// ... ...
// batch set
Image image = new Image();
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batch set，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json bytes，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ThreadLocal Cache Buffer，避免转换时分配char[]的开销。 //代码摘抄自com.alibaba.fastjson.JSON
public static final <T> T parSEObject(byte[] input,int off,int len,CharsetDecoder charsetDecoder,Type clazz,Feature... features) {
charsetDecoder.reset();
int scaleLength = (int) (len * (double) charsetDecoder.maxCharsPerByte());
char[] chars = ThreadLocalCache.getChars(scaleLength); // 使用ThreadLocalCache，避免频繁分配内存
ByteBuffer byteBuf = ByteBuffer.wrap(input,off,len);
CharBuffer charByte = CharBuffer.wrap(chars);
IOUtils.decode(charsetDecoder,byteBuf,charByte);
int position = 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symbol table，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enum value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。 int hash = 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token scan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。 如何获得fastjson官方网站Fastjson是开源的，基于Apache 2.0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
Downlaods Binary :http://code.alibabatech.com/mvn/releases/com/alibaba/fastjson/1.1.2/fastjson-1.1.2.jar
以上转自：http://code.alibabatech.com/blog/dev_related_1358/fastjson-inside.html
主要的使用入口
Fastjson API入口类是com.alibaba.fastjson.JSON，常用的序列化操作都可以在JSON类上的静态方法直接完成。
public
static
finalObject parse(String text);
// 把JSON文本parse为JSONObject或者JSONArray
public static finalJSONObject parSEObject(String text)； // 把JSON文本parse成JSONObject public static final<T> T parSEObject(String text,Class<T> clazz); // 把JSON文本parse为JavaBean public static finalJSONArray parseArray(String text); // 把JSON文本parse成JSONArray public static final<T> List<T> parseArray(String text,Class<T> clazz); //把JSON文本parse成JavaBean集合 public static finalString toJSONString(Object object); // 将JavaBean序列化为JSON文本 public static finalString toJSONString(Object object,booleanprettyFormat); // 将JavaBean序列化为带格式的JSON文本 public static finalObject toJSON(Object javaObject); 将JavaBean转换为JSONObject或者JSONArray。
3、有关类库的一些说明
SerializeWriter：相当于StringBuffer
JSONArray：相当于List<Object>
JSONObject：相当于Map<String,Object>
JSON反序列化没有真正数组，本质类型都是List<Object>
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