Golang动态高效JSON解析技巧

JSON如今广泛用于配置和通信协议，但由于其定义的灵活性，很容易传递错误数据。本文介绍了如何使用mapstructure工具实现动态灵活的JSON数据解析，在牺牲一定性能的前提下，有效提升开发效率和容错能力。原文: Efficient JSON Data Handling: Dynamic Parsing Tips in Golang

打造无缝 Golang 体验，探索动态 JSON 解析技术，实现最佳开发实践。

在 Golang 开发领域，经常需要解析 JSON 数据。然而，如果值的类型不确定，是否有优雅的解决方案？

例如，当 JSON 字符串为 { "age"：1 }，而相应的结构体定义为字符串时，解析就会报错。

除了为结构体定义反序列化方法外，还有其他解决方案吗？今天，我将介绍另一种解决这一难题的方法。

Mapstructure 主要用于将任意 JSON 数据解码为 Go 结构。在处理 JSON 数据中的动态或不确定类型时，这将是一个强大的工具，提供了灵活的解决方案，超越了僵化结构定义的限制。

本质上讲，它擅长解析数据流，并将其映射到定义的结构中。

我们通过几个例子来探讨如何使用 mapstructure。

# 1.常规用途

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type Person struct {
    Name   string
    Age    int
    Emails []string
    Extra  map[string]string
}

func normalDecode() {
    input := map[string]interface{}{
      "name":   "Foo",
      "age":    21,
      "emails": []string{"one@gmail.com", "two@gmail.com", "three@gmail.com"},
      "extra": map[string]string{
         "twitter": "Foo",
      },
   }
   
   var result Person
   err := mapstructure.Decode(input, &result)
   if err != nil {
      panic(err)
   }
   fmt.Printf("%#v\n", result)
}

结果:

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main.Person{Name:"Foo", Age:21, Emails:[]string{"one@gmail.com", "two@gmail.com", "three@gmail.com"}, Extra:map[string]string{"twitter":"Foo"}}

这种方法可能是最常用的，可以毫不费力地将 map[string]interface{} 映射到我们定义的结构。

在这里，我们并没有为每个字段指定标签，而是让 mapstructure 自动处理映射。

如果输入是 JSON 字符串，我们首先将其解析为 map[string]interface{} 格式，然后将其映射到结构中。

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func jsonDecode() {
     var jsonStr = `{
         "name": "Foo",
         "age": 21,
         "gender": "male"
     }`
    
     type Person struct {
          Name   string
          Age    int
          Gender string
     }
     m := make(map[string]interface{})
     err := json.Unmarshal([]byte(jsonStr), &m)
     if err != nil {
          panic(err)
     }
     
     var result Person
     err = mapstructure.Decode(m, &result)
     if err != nil {
          panic(err.Error())
     }
     fmt.Printf("%#v\n", result)
}

结果:

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main.Person{Name:"Foo", Age:21, Gender:"male"}

# 2.嵌入式结构

mapstructure 使我们能够压缩多个嵌入式结构，并使用 squash 标记来处理。

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type School struct {
    Name string
}

type Address struct {
    City string
}

type Person struct {
    School    `mapstructure:",squash"`
    Address  `mapstructure:",squash"`
    Email      string
}

func embeddedStructDecode() {
   input := map[string]interface{}{
      "Name": "A1",
      "City":  "B1",
      "Email": "C1",
   }
   
   var result Person
   err := mapstructure.Decode(input, &result)
   if err != nil {
      panic(err)
   }
   
   fmt.Printf("%s %s, %s\n", result.Name, result.City, result.Email)
}

结果:

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A1, B1, C1

在这个例子中，Person 包含了 School 和 Address 的嵌入式结构，并通过使用 squash 标签实现了扁平化效果。

# 3.元数据

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type Person struct {
    Name   string
    Age    int
    Gender string
}

func metadataDecode() {
   input := map[string]interface{}{
      "name":  "A1",
      "age":   1,
      "email": "B1",
   }
   
   var md mapstructure.Metadata
   var result Person
   config := &mapstructure.DecoderConfig{
      Metadata: &md,
      Result:   &result,
   }
   
   decoder, err := mapstructure.NewDecoder(config)
   if err != nil {
      panic(err)
   }
   
   if err = decoder.Decode(input); err != nil {
      panic(err)
   }
   
   fmt.Printf("value: %#v, keys: %#v, Unused keys: %#v, Unset keys: %#v\n", result, md.Keys, md.Unused, md.Unset)
}

结果:

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value: main.Person{Name:"A1", Age:1, Gender:""}, keys: []string{"Name", "Age"}, Unused keys: []string{"email"}, Unset keys: []string{"Gender"}

从这个例子中，我们可以看到，使用元数据可以跟踪我们的结构与 map[string]interface{} 之间的差异。相同部分可以正确映射到相应的字段，而不同的部分则使用 Unused 和 Unset 来表示。

Unused: map中存在但结构中没有的字段。
Unset: 结构中存在但map中没有的字段。

# 4.避免空值映射

这里的用法类似于内置 json 软件包，利用 omitempty 标记来处理空值的映射。

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type School struct {
  Name string
}

type Address struct {
  City string
}

type Person struct {
  *School   `mapstructure:",omitempty"`
  *Address `mapstructure:",omitempty"`
  Age       int
  Email     string
}

func omitemptyDecode() {
   result := &map[string]interface{}{}
   input := Person{Email: "C1"}
   err := mapstructure.Decode(input, &result)
   if err != nil {
      panic(err)
   }
  
   fmt.Printf("%+v\n", result)
}

结果:

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&map[Age:0 Email:C1]

注意这里的 *School 和 *Address 都被标记为 omitempty，即在解析过程中忽略空值。

另一方面，Age 没有使用 omitempty 标记，由于输入中没有相应的值，解析时使用了相应类型的零值，int 的零值为 0。

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type Person struct {
    Name  string
    Age   int
    Other map[string]interface{} `mapstructure:",remain"`
}

func remainDataDecode() {
   input := map[string]interface{}{
      "name":   "A1",
      "age":    1,
      "email":  "B1",
      "gender": "C1",
   }
  
   var result Person
   err := mapstructure.Decode(input, &result)
   if err != nil {
      panic(err)
   }
  
   fmt.Printf("%#v\n", result)
}

结果:

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main.Person{Name:"A1", Age:1, Other:map[string]interface {}{"email":"B1", "gender":"C1"}}

从代码中可以看出，Other 字段被标记为 remain，意味着输入中任何不能正确映射的字段都将被放在 Other 字段中。

输出结果显示，email 和 gender 已被正确的放入 Other。

# 5.自定义标签

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type Person struct {
    Name string `mapstructure:"person_name"`
    Age  int    `mapstructure:"person_age"`
}

func tagDecode() {
   input := map[string]interface{}{
      "person_name": "A1",
      "person_age":  1,
   }
   
   var result Person
   err := mapstructure.Decode(input, &result)
   if err != nil {
      panic(err)
   }
  
   fmt.Printf("%#v\n", result)
}

结果:

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main.Person{Name:"A1", Age:1}

在 Person 结构中，我们将 person_name 和 person_age 分别映射为 Name 和 Age，从而在不改变结构的情况下实现了正确的解析。

# 6.弱类型解析

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type Person struct {
    Name   string
    Age    int
    Emails []string
}
func weaklyTypedInputDecode() {
   input := map[string]interface{}{
    "name":   123,  // number => string
    "age":    "11", // string => number
    "emails": map[string]interface{}{}, // empty map => empty array
   }
  
   var result Person
   config := &mapstructure.DecoderConfig{
      WeaklyTypedInput: true,
      Result:           &result,
   }
  
   decoder, err := mapstructure.NewDecoder(config)
   if err != nil {
      panic(err)
   }
  
   err = decoder.Decode(input)
   if err != nil {
      panic(err)
   }
  
   fmt.Printf("%#v\n", result)
}

结果:

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main.Person{Name:"123", Age:11, Emails:[]string{}}

从代码中可以看出，输入的 name、age 类型与 Person 结构中的 Name、Age 类型不匹配。

email 字段尤其不走寻常路，一个是字符串数组，另一个是map。

通过自定义 DecoderConfig 并将 WeaklyTypedInput 设置为 true，mapstructure 可以轻松解决此类弱类型解析问题。

不过，需要注意的是，并非所有问题都能得到解决，源代码也存在一定的局限性：

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//   - bools to string (true = "1", false = "0")
//   - numbers to string (base 10)
//   - bools to int/uint (true = 1, false = 0)
//   - strings to int/uint (base implied by prefix)
//   - int to bool (true if value != 0)
//   - string to bool (accepts: 1, t, T, TRUE, true, True, 0, f, F,
//     FALSE, false, False. Anything else is an error)
//   - empty array = empty map and vice versa
//   - negative numbers to overflowed uint values (base 10)
//   - slice of maps to a merged map
//   - single values are converted to slices if required. Each
//     element is weakly decoded. For example: "4" can become []int{4}
//     if the target type is an int slice.

# 7.错误处理

Mapstructure 提供了用户非常方便使用的错误信息。

让我们看看它在遇到错误时是如何进行提示的。

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type Person struct {
    Name   string
    Age    int
    Emails []string
    Extra  map[string]string
}
func decodeErrorHandle() {
   input := map[string]interface{}{
      "name":   123,
      "age":    "bad value",
      "emails": []int{1, 2, 3},
   }
  
   var result Person
   err := mapstructure.Decode(input, &result)
   if err != nil {
      fmt.Println(err.Error())
   }
}

结果:

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5 error(s) decoding:
* 'Age' expected type 'int', got unconvertible type 'string', value: 'bad value'
* 'Emails[0]' expected type 'string', got unconvertible type 'int', value: '1'
* 'Emails[1]' expected type 'string', got unconvertible type 'int', value: '2'
* 'Emails[2]' expected type 'string', got unconvertible type 'int', value: '3'
* 'Name' expected type 'string', got unconvertible type 'int', value: '123'

这里的错误信息会告诉我们每个字段的信息，以及字段内的值应如何表示，从而可以指导我们有效的解决问题。

总结

上述例子展示了 mapstructure 在有效解决实际问题、提供实用解决方案和节省开发精力方面的强大能力。

不过，从源码角度来看，该库显然广泛采用了反射技术，可能会在某些特殊情况下带来性能问题。

因此，开发人员在将 mapstructure 纳入项目时，必须全面考虑产品逻辑和使用场景。

你好，我是俞凡，在Motorola做过研发，现在在Mavenir做技术工作，对通信、网络、后端架构、云原生、DevOps、CICD、区块链、AI等技术始终保持着浓厚的兴趣，平时喜欢阅读、思考，相信持续学习、终身成长，欢迎一起交流学习。为了方便大家以后能第一时间看到文章，请朋友们关注公众号"DeepNoMind"，并设个星标吧，如果能一键三连(转发、点赞、在看)，则能给我带来更多的支持和动力，激励我持续写下去，和大家共同成长进步！

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