本教程详细阐述了如何在Java中构建包含字符串和对象等混合类型元素的JSON数组，解决了使用标准对象映射器无法直接添加无键裸值的问题。文章通过Jackson和Gson两大流行库的json树模型方法，提供了清晰的示例代码和步骤，帮助开发者灵活地创建复杂的JSON结构。
理解问题：混合类型json数组的挑战
在Java中处理JSON数据时，我们经常需要构建包含不同数据类型的复杂结构。一个常见的场景是创建一个JSON数组，其中既包含简单的字符串或数字，又包含结构化的JSON对象。例如，目标JSON结构可能如下所示：
[ "Test1", { "name": "testName", "phone": "123456" } ]
然而，当我们尝试使用传统的对象映射方法（如Jackson ObjectMapper）来处理一个包含自定义POJO（Plain Old Java Object）的List时，通常会得到一个仅包含POJO对象的数组：
// 假设 TestClass 如下定义 public class TestClass { String name; String phone; public TestClass(String name, String phone) { this.name = name; this.phone = phone; } public String getName() { return name; } public String getPhone() { return phone; } } // 尝试序列化 public class TestProjectapplication { public static void main(String[] args) throws Exception { var testObject = new TestClass("testName", "123456"); var testObjectList = new ArrayList<>(); testObjectList.add(testObject); // 此时列表只包含 TestClass 对象 var mapper = new ObjectMapper(); System.out.println(mapper.writerWithDefaultPrettyPrinter().writeValueAsString(testObjectList)); } }
上述代码的输出将是：
[ { "name": "testName", "phone": "123456" } ]
这与我们期望的包含“Test1”字符串的混合类型数组不符。这是因为ObjectMapper在序列化ArrayList<TestClass>时，默认会将其视为一个同构的POJO集合。要实现混合类型数组，我们需要借助JSON库提供的“树模型”（Tree Model）功能，它允许我们以编程方式构建JSON结构。
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解决方案一：使用Jackson的JSON树模型 (Arraynode)
Jackson是一个功能强大的Java json处理库。它提供了两种主要的数据绑定方式：对象映射（将JSON映射到POJO或从POJO映射到JSON）和树模型（将JSON表示为可操作的节点树）。对于混合类型数组，树模型是理想的选择。
核心概念
- ObjectMapper: Jackson库的核心类，用于执行JSON的读写操作。
- ArrayNode: 代表一个JSON数组节点，可以向其中添加其他JSON节点。
- ObjectNode: 代表一个JSON对象节点，可以向其中添加键值对。
- TextNode: 代表一个JSON字符串值。
- valueToTree(Object pojo): ObjectMapper的方法，可以将一个POJO转换为一个JsonNode（通常是ObjectNode）。
示例代码
首先，确保你的项目中已添加Jackson依赖：
<!-- maven 依赖 --> <dependency> <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId> <artifactId>jackson-databind</artifactId> <version>2.13.0</version> <!-- 使用最新稳定版本 --> </dependency>
然后，你可以这样构建混合类型JSON数组：
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper; import com.fasterxml.jackson.databind.node.ArrayNode; import com.fasterxml.jackson.databind.node.ObjectNode; public class JacksonMixedJsonArrayTutorial { // 假设 TestClass 定义如前 static class TestClass { String name; String phone; public TestClass(String name, String phone) { this.name = name; this.phone = phone; } public String getName() { return name; } public String getPhone() { return phone; } } public static void main(String[] args) throws Exception { // 1. 创建ObjectMapper实例 ObjectMapper mapper = new ObjectMapper(); // 2. 创建一个 TestClass 对象 TestClass testObject = new TestClass("testName", "123456"); // 3. 创建一个 ArrayNode 作为根节点 ArrayNode rootArray = mapper.createArrayNode(); // 4. 添加字符串 "Test1" 到数组 // Jackson会自动将Java String转换为TextNode rootArray.add("Test1"); // 5. 将 TestClass 对象转换为 ObjectNode 并添加到数组 ObjectNode objectNode = mapper.valueToTree(testObject); rootArray.add(objectNode); // 6. 将 ArrayNode 序列化为美化后的JSON字符串并输出 System.out.println(mapper.writerWithDefaultPrettyPrinter().writeValueAsString(rootArray)); } }
输出：
[ "Test1", { "name": "testName", "phone": "123456" } ]
解决方案二：使用Gson的JSON树模型 (JsonArray)
Gson是google提供的一个Java JSON库，它也支持对象映射和树模型。与Jackson类似，Gson的树模型也允许我们灵活地构建JSON结构。
核心概念
- Gson: Gson库的核心类，用于执行JSON的序列化和反序列化。
- JsonArray: 代表一个JSON数组，可以添加其他JsonElement。
- JsonObject: 代表一个JSON对象，可以添加键值对。
- JsonPrimitive: 代表一个JSON基本类型值（字符串、数字、布尔、NULL）。
- toJsonTree(Object src): Gson的方法，可以将一个Java对象转换为JsonElement（通常是JsonObject）。
示例代码
首先，确保你的项目中已添加Gson依赖：
<!-- Maven 依赖 --> <dependency> <groupId>com.google.code.gson</groupId> <artifactId>gson</artifactId> <version>2.8.9</version> <!-- 使用最新稳定版本 --> </dependency>
然后，你可以这样构建混合类型JSON数组：
import com.google.gson.Gson; import com.google.gson.JsonArray; import com.google.gson.JsonObject; import com.google.gson.JsonPrimitive; public class GsonMixedJsonArrayTutorial { // 假设 TestClass 定义如前 static class TestClass { String name; String phone; public TestClass(String name, String phone) { this.name = name; this.phone = phone; } public String getName() { return name; } public String getPhone() { return phone; } } public static void main(String[] args) { // 1. 创建Gson实例 Gson gson = new Gson(); // 2. 创建一个 TestClass 对象 TestClass testObject = new TestClass("testName", "123456"); // 3. 创建一个 JsonArray 作为根节点 JsonArray rootArray = new JsonArray(); // 4. 添加字符串 "Test1" 到数组 rootArray.add(new JsonPrimitive("Test1")); // 5. 将 TestClass 对象转换为 JsonObject 并添加到数组 JsonObject jsonObject = (JsonObject) gson.toJsonTree(testObject); rootArray.add(jsonObject); // 6. 将 JsonArray 序列化为JSON字符串并输出 System.out.println(gson.toJson(rootArray)); } }
输出：
["Test1",{"name":"testName","phone":"123456"}]
请注意，Gson默认输出不带格式化的单行JSON。如果需要美化输出，可以配置GsonBuilder：
// ... Gson gson = new GsonBuilder().setPrettyPrinting().create(); System.out.println(gson.toJson(rootArray)); // ...
这将产生与Jackson类似的格式化输出。
何时选择：对象映射 vs. 树模型
-
对象映射 (POJO)：
- 优点：代码简洁、类型安全、易于维护。
- 缺点：适用于JSON结构固定、与Java对象模型高度匹配的场景。难以处理动态结构、混合类型数组或需要添加裸值的情况。
- 适用场景：大部分常规的JSON序列化与反序列化。
-
树模型 (Node/Element)：
- 优点：极高的灵活性，能够精确控制JSON的每一个节点，适用于动态构建、处理未知结构、混合类型或需要添加无键值的JSON。
- 缺点：代码相对繁琐，类型安全性较低（因为操作的是通用节点类型），容易出错。
- 适用场景：本教程中描述的混合类型数组、处理不规则或半结构化JSON、在运行时动态生成JSON。
注意事项与最佳实践
- 依赖管理：确保你的项目中正确引入了Jackson (jackson-databind) 或 Gson 的Maven/gradle依赖。
- 错误处理：在实际应用中，JSON操作可能抛出JsonProcessingException (Jackson) 或其他运行时异常。建议使用try-catch块进行适当的错误处理。
- 可读性与维护性：虽然树模型提供了灵活性，但过度使用可能导致代码难以阅读和维护。在结构相对固定的情况下，优先考虑对象映射。
- 性能考虑：对于非常大的JSON结构，树模型可能会占用更多内存，因为它需要将整个JSON结构加载到内存中作为节点树。但在大多数常见场景下，性能差异不明显。
- 选择合适的库：Jackson和Gson都是成熟且广泛使用的库。选择哪个取决于项目现有技术栈、团队偏好以及特定功能需求。它们都能很好地解决本教程中的问题。
总结
本教程详细介绍了在Java中创建包含混合类型（如字符串和对象）的JSON数组的方法。通过利用Jackson和Gson的JSON树模型功能，开发者可以绕过传统对象映射的限制，精确地构建所需的复杂JSON结构。掌握这些技术对于处理多样化的JSON数据和构建灵活的API接口至关重要。在选择对象映射还是树模型时，应根据JSON结构的复杂性、动态性以及代码的可维护性进行权衡。
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