很难想象一个移动应用不需要在某个时候与 Web 服务器通信或轻松存储结构化数据。当制作网络连接应用时,它迟早需要使用一些旧的 JSON 数据。

本指南介绍了在 Flutter 中使用 JSON 的方法。它涵盖了在不同场景中使用哪种 JSON 解决方案以及原因。

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哪种 JSON 序列化方法适合我?

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本文涵盖了两种处理 JSON 的通用策略

  • 手动序列化
  • 使用代码生成实现自动化序列化

不同的项目具有不同的复杂性和用例。对于较小的概念验证项目或快速原型,使用代码生成器可能过于繁琐。对于具有多个 JSON 模型且更复杂的应用程序,手动编码会很快变得乏味、重复,并容易产生许多小错误。

小型项目使用手动序列化

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手动 JSON 解码是指使用 dart:convert 中内置的 JSON 解码器。它涉及将原始 JSON 字符串传递给 jsonDecode() 函数,然后查找生成的 Map<String, dynamic> 中所需的值。它没有外部依赖或特定的设置过程,适用于快速概念验证。

当项目变大时,手动解码表现不佳。手动编写解码逻辑可能变得难以管理且容易出错。如果在访问不存在的 JSON 字段时出现拼写错误,您的代码将在运行时抛出错误。

如果您的项目中没有很多 JSON 模型,并且希望快速测试一个概念,手动序列化可能是您想要开始的方式。有关手动编码的示例,请参阅使用 dart:convert 手动序列化 JSON

中大型项目使用代码生成

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使用代码生成进行 JSON 序列化意味着让外部库为您生成编码样板代码。经过一些初始设置后,您运行一个文件观察器,该观察器根据您的模型类生成代码。例如,json_serializablebuilt_value 就是这类库。

这种方法适用于大型项目。无需手动编写样板代码,访问 JSON 字段时的拼写错误会在编译时捕获。代码生成的缺点是需要一些初始设置。此外,生成的源文件可能会在项目导航器中产生视觉上的杂乱。

当您有一个中型或大型项目时,您可能希望使用生成的代码进行 JSON 序列化。要查看基于代码生成的 JSON 编码示例,请参阅使用代码生成库序列化 JSON

Flutter 中是否有 GSON/Jackson/Moshi 等效项?

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简单的答案是没有。

这样的库需要使用运行时反射,这在 Flutter 中是被禁用的。运行时反射会干扰摇树优化,Dart 已经支持很长时间了。通过摇树优化,您可以从发布版本中“摇掉”未使用的代码。这显著优化了应用程序的大小。

由于反射默认使所有代码都隐式使用,因此它使摇树优化变得困难。工具无法知道哪些部分在运行时未使用,因此冗余代码很难剥离。使用反射时,应用程序大小无法轻易优化。

虽然您无法在 Flutter 中使用运行时反射,但有些库为您提供了同样易于使用的 API,但它们基于代码生成。此方法在代码生成库部分有更详细的介绍。

使用 dart:convert 手动序列化 JSON

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Flutter 中的基本 JSON 序列化非常简单。Flutter 有一个内置的 dart:convert 库,其中包含一个简单的 JSON 编码器和解码器。

以下示例 JSON 实现了一个简单的用户模型。

json
{
  "name": "John Smith",
  "email": "john@example.com"
}

使用 dart:convert,您可以通过两种方式序列化此 JSON 模型。

内联序列化 JSON

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通过查看 dart:convert 文档,您会发现可以通过调用 jsonDecode() 函数来解码 JSON,并将 JSON 字符串作为方法参数。

dart
final user = jsonDecode(jsonString) as Map<String, dynamic>;

print('Howdy, ${user['name']}!');
print('We sent the verification link to ${user['email']}.');

不幸的是,jsonDecode() 返回一个 dynamic,这意味着您在运行时之前不知道值的类型。使用这种方法,您会失去大多数静态类型语言特性:类型安全、自动补全以及最重要的是编译时异常。您的代码会立即变得更容易出错。

例如,每当您访问 nameemail 字段时,您可能很快就会引入拼写错误。由于 JSON 存在于映射结构中,编译器不会知道这个拼写错误。

在模型类中序列化 JSON

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通过引入一个名为 User 的普通模型类来解决前面提到的问题。在 User 类中,您将找到

  • 一个 User.fromJson() 构造函数,用于从映射结构构造新的 User 实例。
  • 一个 toJson() 方法,它将 User 实例转换为映射。

使用这种方法,调用代码可以拥有类型安全、nameemail 字段的自动补全以及编译时异常。如果您出现拼写错误或将字段视为 int 而不是 String,应用程序将无法编译,而不是在运行时崩溃。

user.dart

dart
class User {
  final String name;
  final String email;

  User(this.name, this.email);

  User.fromJson(Map<String, dynamic> json)
    : name = json['name'] as String,
      email = json['email'] as String;

  Map<String, dynamic> toJson() => {'name': name, 'email': email};
}

解码逻辑的责任现在已转移到模型本身。使用这种新方法,您可以轻松解码用户。

dart
final userMap = jsonDecode(jsonString) as Map<String, dynamic>;
final user = User.fromJson(userMap);

print('Howdy, ${user.name}!');
print('We sent the verification link to ${user.email}.');

要编码用户,将 User 对象传递给 jsonEncode() 函数。您无需调用 toJson() 方法,因为 jsonEncode() 已为您完成。

dart
String json = jsonEncode(user);

使用这种方法,调用代码根本不必担心 JSON 序列化。然而,模型类仍然需要。在生产应用中,您会希望确保序列化正常工作。实际上,User.fromJson()User.toJson() 方法都需要进行单元测试以验证其正确行为。

然而,现实世界的场景并不总是那么简单。有时 JSON API 响应更为复杂,例如,它们包含必须通过自己的模型类解析的嵌套 JSON 对象。

如果有什么能为您处理 JSON 编码和解码,那会很棒。幸运的是,有!

使用代码生成库序列化 JSON

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尽管还有其他可用库,但本指南使用 json_serializable,这是一个自动源代码生成器,可为您生成 JSON 序列化样板代码。

由于序列化代码不再是手动编写或维护的,因此您最大限度地降低了在运行时出现 JSON 序列化异常的风险。

在项目中设置 json_serializable

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要在项目中包含 json_serializable,您需要一个常规依赖项和两个开发依赖项。简而言之,开发依赖项是未包含在我们的应用程序源代码中的依赖项——它们仅在开发环境中使用。

要添加依赖项,请运行 flutter pub add

flutter pub add json_annotation dev:build_runner dev:json_serializable

在您的项目根文件夹中运行 flutter pub get(或在编辑器中单击 Packages get)以使这些新依赖项在您的项目中可用。

以 json_serializable 方式创建模型类

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以下展示了如何将 User 类转换为 json_serializable 类。为了简单起见,此代码使用前面示例中的简化 JSON 模型。

user.dart

dart
import 'package:json_annotation/json_annotation.dart';

/// This allows the `User` class to access private members in
/// the generated file. The value for this is *.g.dart, where
/// the star denotes the source file name.
part 'user.g.dart';

/// An annotation for the code generator to know that this class needs the
/// JSON serialization logic to be generated.
@JsonSerializable()
class User {
  User(this.name, this.email);

  String name;
  String email;

  /// A necessary factory constructor for creating a new User instance
  /// from a map. Pass the map to the generated `_$UserFromJson()` constructor.
  /// The constructor is named after the source class, in this case, User.
  factory User.fromJson(Map<String, dynamic> json) => _$UserFromJson(json);

  /// `toJson` is the convention for a class to declare support for serialization
  /// to JSON. The implementation simply calls the private, generated
  /// helper method `_$UserToJson`.
  Map<String, dynamic> toJson() => _$UserToJson(this);
}

通过此设置,源代码生成器会为从 JSON 编码和解码 nameemail 字段生成代码。

如有必要,也可以轻松自定义命名策略。例如,如果 API 返回 snake_case 的对象,并且您希望在模型中使用 lowerCamelCase,则可以使用带有 name 参数的 @JsonKey 注解

dart
/// Tell json_serializable that "registration_date_millis" should be
/// mapped to this property.
@JsonKey(name: 'registration_date_millis')
final int registrationDateMillis;

最好服务器和客户端遵循相同的命名策略。
@JsonSerializable() 提供了 fieldRename 枚举,用于将 dart 字段完全转换为 JSON 键。

修改 @JsonSerializable(fieldRename: FieldRename.snake) 等同于为每个字段添加 @JsonKey(name: '<snake_case>')

有时服务器数据不确定,因此需要在客户端验证和保护数据。
其他常用的 @JsonKey 注解包括

dart
/// Tell json_serializable to use "defaultValue" if the JSON doesn't
/// contain this key or if the value is `null`.
@JsonKey(defaultValue: false)
final bool isAdult;

/// When `true` tell json_serializable that JSON must contain the key, 
/// If the key doesn't exist, an exception is thrown.
@JsonKey(required: true)
final String id;

/// When `true` tell json_serializable that generated code should 
/// ignore this field completely. 
@JsonKey(ignore: true)
final String verificationCode;

运行代码生成实用程序

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首次创建 json_serializable 类时,您会遇到类似于以下内容的错误

Target of URI hasn't been generated: 'user.g.dart'.

这些错误完全正常,仅仅是因为模型类尚未生成代码。要解决此问题,请运行代码生成器,它会生成序列化样板代码。

有两种运行代码生成器的方法。

一次性代码生成

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通过在项目根目录中运行 dart run build_runner build --delete-conflicting-outputs,您可以在需要时为模型生成 JSON 序列化代码。这将触发一次性构建,该构建会遍历源文件,选择相关文件,并为它们生成必要的序列化代码。

虽然这很方便,但如果您不必每次更改模型类时都手动运行构建,那就更好了。

持续生成代码

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一个 watcher 使我们的源代码生成过程更加方便。它会监视项目文件中的更改,并在需要时自动构建必要的文件。通过在项目根目录中运行 dart run build_runner watch --delete-conflicting-outputs 来启动 watcher。

启动一次监视器并让它在后台运行是安全的。

使用 json_serializable 模型

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要以 json_serializable 方式解码 JSON 字符串,您实际上不必对我们之前的代码进行任何更改。

dart
final userMap = jsonDecode(jsonString) as Map<String, dynamic>;
final user = User.fromJson(userMap);

编码也是如此。调用 API 与之前相同。

dart
String json = jsonEncode(user);

使用 json_serializable,您可以忘记 User 类中的任何手动 JSON 序列化。源代码生成器创建一个名为 user.g.dart 的文件,其中包含所有必要的序列化逻辑。您不再需要编写自动化测试来确保序列化正常工作——现在由库负责确保序列化正常工作。

为嵌套类生成代码

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您的代码中可能存在类中嵌套类的情况。如果出现这种情况,并且您尝试以 JSON 格式将该类作为参数传递给服务(例如 Firebase),您可能会遇到 Invalid argument 错误。

考虑以下 Address

dart
import 'package:json_annotation/json_annotation.dart';
part 'address.g.dart';

@JsonSerializable()
class Address {
  String street;
  String city;

  Address(this.street, this.city);

  factory Address.fromJson(Map<String, dynamic> json) =>
      _$AddressFromJson(json);
  Map<String, dynamic> toJson() => _$AddressToJson(this);
}

Address 类嵌套在 User 类中

dart
import 'package:json_annotation/json_annotation.dart';

import 'address.dart';

part 'user.g.dart';

@JsonSerializable()
class User {
  User(this.name, this.address);

  String name;
  Address address;

  factory User.fromJson(Map<String, dynamic> json) => _$UserFromJson(json);
  Map<String, dynamic> toJson() => _$UserToJson(this);
}

在终端中运行 dart run build_runner build --delete-conflicting-outputs 会创建 *.g.dart 文件,但私有的 _$UserToJson() 函数看起来像这样

dart
Map<String, dynamic> _$UserToJson(User instance) => <String, dynamic>{
  'name': instance.name,
  'address': instance.address,
};

现在一切看起来都很好,但是如果你对 user 对象进行 print() 操作

dart
Address address = Address('My st.', 'New York');
User user = User('John', address);
print(user.toJson());

结果是

json
{name: John, address: Instance of 'address'}

而您可能想要的是以下输出

json
{name: John, address: {street: My st., city: New York}}

要实现此功能,请在类声明上方的 @JsonSerializable() 注解中传递 explicitToJson: true。现在 User 类如下所示

dart
import 'package:json_annotation/json_annotation.dart';

import 'address.dart';

part 'user.g.dart';

@JsonSerializable(explicitToJson: true)
class User {
  User(this.name, this.address);

  String name;
  Address address;

  factory User.fromJson(Map<String, dynamic> json) => _$UserFromJson(json);
  Map<String, dynamic> toJson() => _$UserToJson(this);
}

有关更多信息,请参阅 JsonSerializable 类中 explicitToJsonjson_annotation 包。

更多参考资料

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有关更多信息,请参阅以下资源