3 分鍾了解 JSON Schema


大家好,我不是魚皮。

幸運又不幸,我是一名程序員,他也是一名程序員。

周末,我在開發網站,他在開發游戲,兩個人一起寫代碼,一起寫 Bug 頭禿,竟也有了一絲別樣的浪漫,好不自在!

結對編程

今天,他遇到了一個后台的 Bug,游戲死活啟動不了,我來幫忙排查一下,順便給大家分享點編程小知識~

Bug 起因

在開始游戲時,首先要加載一些配置,比如玩家的用戶名、關卡的難度、玩家的初始道具等。

由於游戲是使用 Java 語言開發的,他把這些配置封裝成了一個對象,代碼如下:

// 游戲配置
class GameConfig {
  // 玩家名
  String name;
  // 游戲難度
  int difficulty;
  // 玩家物品
  String[] items;
}

為了開發調試方便,他寫了一個默認的配置;並且為了方便管理默認配置,把它單獨存放到了一個 JSON 格式的文件中,而不是寫死在代碼里。

默認 JSON 配置文件如下:

{
  "name": "yupi",
  "difficulty": 5,
  "items": ["一級頭", "二級甲"]
}

然后在程序中,讀取該配置文件中的 JSON 字符串,再通過 Gson 解析庫將 JSON 字符串轉換為 Java 對象,就能獲取到游戲配置信息,從而進行下一步處理了。

邏輯代碼如下:

// 加載游戲配置
void loadConfig() {
  String jsonStr = loadFile('config.json');
  GameConfig config = new Gson()
    .fromJson(jsonStr, GameConfig.class);
  // 獲取玩家名稱
  String name = config.getName();
	// 更多處理
  ...
}

整個流程看起來非常簡單,為啥會報錯呢?

打印出異常信息,很明顯,是 JSON 解析錯誤了:

仔細一看,哎,這小糊塗,配置文件竟然輸錯了,行尾少了個必要的引號,當然會解析失敗了!

{
  // 行尾都少了個引號
  "items": ["一級頭", "二級甲]
}

他表示很無奈,沒辦法,開發的時候配置越堆越多、改來改去,一不注意就少打個字符了。

我笑到:JSON 格式確實是很靈活強大的,我們在工作中,也經常會編寫一些復雜的嵌套 JSON。我倒是知道一個辦法,可以幫助減少 JSON 文件寫錯的概率。

他不以為然:哦,什么辦法?用編輯器或者校驗網站檢查一下?

我:那也只能檢查基本的語法吧,來來來,給你個更好康的神器 —— JSON Schema!

JSON Schema

JSON 格式的優點之一就是輕量,其本身並不支持寫注釋,所以沒辦法直接在文件本身中對字段進行描述。

因此,假如我們用 JSON 來做配置文件,大多數情況下都要對着文檔來查看每個字段的類型、限制范圍,才能編寫出正確的配置。這樣做不僅效率低,而且必須要自己來校驗編寫出的配置是否正確,一不小心就寫錯了。

而 JSON Schema 就是為解決此問題而生的,他本身就是 JSON 文件,用來注解和校驗 JSON 文件。

舉個例子,上面的游戲配置中,因為不小心輸錯了字符串數組導致程序出了 Bug。那可以編寫一個 JSON Schema 來校驗 items 字段是否為合法數組,代碼如下:

{
  "$schema": "https://json-schema.org/draft/2020-12/schema",
  "$id": "https://www.code-nav.cn/latest.json",
  "title": "GameConfig",
  "description": "游戲配置",
  "type": "object",
  "properties": {
    "items": {
      "type": "array"
    }
  }
}

在這個文件中,指定了 GameConfig 的類型必須為 object(對象),且 items 屬性類型必須為 array(數組)。

接下來在要校驗的數據中指定 "$schema" 字段為該校驗文件地址,比如下列 JSON 配置,故意把 items 字段的值設置為 string(字符串)而非數組:

{
  "$schema": "https://www.code-nav.cn/latest.json",
  {
  	"name": "yupi",
  	"difficulty": 5,
  	"items": "haha"
	}
}

這樣就能檢查數據是否合法啦!很多主流的編輯器(比如 JetBrains 全家桶)可以自動識別校驗文件,並且檢查你的 JSON 輸入是否合法。也可以使用 JSON Schema validation online 等在線校驗 JSON Schema 的網頁來查看效果:

在線校驗

JSON Schema 功能非常強大,除了對字段類型的校驗外,還支持判斷字段是否必填、是否為某個值(支持正則表達式)、最大值最小值、字段個數、枚舉等,甚至支持組合多個判斷條件!

比如還可以給我們的游戲配置的難度字段添加校驗,必須是 1 到 5 之間的數字,語法如下:

"difficulty": {
  "type": "number",
  "minimum": 1,
  "maximum": 5
}

優點

了解什么是 JSON Schema 后,總結下它的優點:

  1. 對數據格式進行描述,提高可讀性,幫助人類理解
  2. 讓機器更理解數據,從而提供數據校驗和提示輸入等功能
  3. 提供了統一的數據規范語法,便於實現接口格式校驗、自動化測試,甚至還能利用它自動生成代碼!比如 jsonschema2pojo 工具,根據 JSON 生成 Java 類。

自動生成代碼

總之,利用好 JSON Schema,能大大減少開發者們溝通的成本、保證代碼的質量就對了。畢竟 JSON 可是當今前后端開發中最流行的數據交換格式啊!


看着他一臉懵逼的樣子,我不禁笑到:這個魚皮就是遜啦!

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