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

以上就是c# 如何实现一个简单的json解析器的详细内容，更多关于c# 实现json解析器的资料请关注其它相关文章！