作為一個學習Javaweb的新手，理解JSON的序列化和反序列化非常重要，因為它在現代Web開發，特別是Spring Boot中無處不在。

什么是 JSON？

首先，我們簡單了解一下JSON (JavaScript Object Notation)。
JSON 是一種輕量級的數據交換格式。它基于JavaScript編程語言的一個子集，但是獨立于語言，也就是說，幾乎所有的編程語言都有解析和生成JSON數據的庫。

JSON 的主要特點：

• 易于人閱讀和編寫。

• 易于機器解析和生成。

• 常用于前后端之間的數據交換（比如瀏覽器和服務器之間）、API之間的數據傳輸。

• 基本結構是：

  • 對象 (Object): 由鍵值對（key: value）組成，鍵是字符串，值可以是字符串、數字、布爾值、數組、對象或 null。對象用花括號 {} 包圍。

    {"name": "張三","age": 30,"isStudent": false
    }
    

  • 數組 (Array): 由有序的值（可以是任何JSON類型）組成。數組用方括號 [] 包圍。

    ["蘋果","香蕉","橙子"
    ]
    

  • 值 (Value): 字符串、數字、布爾值 (true/false)、null、對象或數組。

什么是 序列化 (Serialization)？

概念： 將一個Java對象轉換成JSON格式的字符串的過程，就叫做 JSON序列化。

為什么需要？
當你的Spring Boot應用需要將數據顯示給前端（比如Web頁面、移動App）或者發送給其他服務時，你需要將你的Java對象（比如一個表示用戶的 User 對象，一個表示商品的 Product 對象）轉換成一種標準格式，以便接收方能夠理解。JSON就是最常用的標準格式之一。

想象一下：你的Java程序里有一個 Product 對象，它包含了 id、name、price 等屬性。你不能直接把這個Java對象“發送”出去。你需要把它包裝成一個字符串，這個字符串的格式就是JSON。

Java對象 (Product)  ───────>  JSON字符串
{ id: 1, name: "Laptop", price: 8000.0 }  ─序列化─>  '{"id":1,"name":"Laptop","price":8000.0}'

什么是 反序列化 (Deserialization)？

概念： 將一個JSON格式的字符串轉換成對應的Java對象的過程，就叫做 JSON反序列化。

為什么需要？
當你的Spring Boot應用從前端（比如用戶提交的表單數據、通過API接收到的請求體）或其他服務接收到數據時，這些數據通常是JSON格式的字符串。為了在你的Java程序中處理這些數據，你需要將這些JSON字符串轉換成你可以操作的Java對象。

想象一下：前端通過一個表單提交了一個新商品的信息，數據以JSON字符串的形式發送到你的Spring Boot后端。你需要把這個JSON字符串轉換回一個 Product Java對象，這樣你才能方便地訪問 name、price 等屬性，并進行業務邏輯處理（比如保存到數據庫）。

JSON字符串  ───────>  Java對象
'{"name":"Keyboard","price":300.0}'  ─反序列化─>  Java對象 (Product: { name: "Keyboard", price: 300.0 })

Spring Boot 如何實現 JSON 序列化和反序列化？

這是Spring Boot的強大之處：它自動化地處理了大部分情況下的JSON序列化和反序列化！

核心依賴：

在你的pom.xml文件中，如果你使用了spring-boot-starter-web這個依賴，那么你就已經自動引入了處理JSON所需的所有庫。

<dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>

spring-boot-starter-web 依賴會間接地引入 spring-boot-starter-json 依賴，而 spring-boot-starter-json 默認使用的是 Jackson 這個庫來處理JSON。

Jackson 庫：

Jackson 是一個非常流行和強大的Java庫，專門用于處理JSON。Spring Boot通過自動配置，將Jackson設置為默認的 HttpMessageConverter。

HttpMessageConverter 是 Spring MVC 中的一個核心概念，它負責將HTTP請求體轉換成Java對象（反序列化），以及將Java對象轉換成HTTP響應體（序列化）。當Spring Boot檢測到請求或響應涉及JSON時，它就會使用配置好的Jackson HttpMessageConverter 來完成轉換。

自動化體現在哪里？

在你編寫Spring Boot的Controller時，只需要使用特定的注解：

1. 反序列化 (@RequestBody)： 當你的Controller方法的參數前面加上 @RequestBody 注解時，Spring Boot會自動嘗試將HTTP請求體中的JSON字符串反序列化成這個參數對應的Java對象。
2. 序列化 (@ResponseBody 或 @RestController)：
   • 如果你的Controller類使用了 @RestController 注解（它是 @Controller 和 @ResponseBody 的組合），或者你的方法使用了 @ResponseBody 注解，Spring Boot會自動嘗試將方法的返回值序列化成JSON字符串，并作為HTTP響應體發送出去。

簡單來說，Spring Boot + Jackson 讓你在大多數情況下，只需要關注你的Java對象和Controller方法，而不需要手動編寫JSON解析和生成的代碼。

學習 JSON 序列化和反序列化有什么用？

對于新手來說，學習這個概念以及Spring Boot如何處理它，至少有以下幾個重要的用途：

1. 理解 Web API 工作原理： 現代Web應用絕大多數都使用JSON進行前后端數據交互。理解序列化/反序列化是理解Spring Boot如何構建和響應API請求的基礎。你知道為什么你返回一個Java對象，前端卻收到了JSON數據；你知道為什么前端發送JSON數據，你卻可以直接在方法參數中拿到一個Java對象。
2. 開發 RESTful API： Spring Boot是構建RESTful API的強大框架。RESTful API的核心就是通過HTTP請求（GET, POST, PUT, DELETE等）和JSON數據進行資源的交互。掌握JSON處理是開發API的必備技能。
3. 數據交換和集成： 除了前后端，不同的微服務之間、你的服務和其他第三方服務之間也經常使用JSON交換數據。理解如何處理JSON是進行系統集成和數據交換的基礎。
4. 調試和排錯： 當API調用失敗時，你可能會看到JSON解析或生成相關的錯誤（比如 HttpMessageNotReadableException 反序列化失敗，或者序列化結果不符合預期）。理解底層機制可以幫助你更快地定位和解決問題。
5. 定制化需求： 雖然Spring Boot自動化處理了很多，但有時你需要更精細地控制JSON的輸出格式（比如日期格式、忽略某些字段、改變字段名等）。這時你需要了解Jackson提供的注解，而這些注解是基于序列化/反序列化的概念工作的。
6. 數據存儲和配置文件： 有些應用會將數據以JSON格式存儲（比如NoSQL數據庫的一些場景），或者使用JSON作為配置文件格式。了解JSON處理有助于你讀寫這些數據。

實踐示例 (Spring Boot 項目)

我們通過一個簡單的例子來演示。

1. Maven 依賴 (確保 spring-boot-starter-web 在 pom.xml 中):

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><modelVersion>4.0.0</modelVersion><parent><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId><version>3.1.5</version> <!-- 使用你項目的實際版本 --><relativePath/> <!-- lookup parent from repository --></parent><groupId>com.example</groupId><artifactId>json-demo</artifactId><version>0.0.1-SNAPSHOT</version><name>json-demo</name><description>Demo project for JSON serialization/deserialization</description><properties><java.version>17</java.version> <!-- 使用你的Java版本 --></properties><dependencies><!-- 這個依賴會自動引入 spring-boot-starter-json (包含 Jackson) --><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency><!-- Spring Boot 測試依賴 (可選) --><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId><scope>test</scope></dependency></dependencies><build><plugins><plugin><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId></plugin></plugins></build></project>

2. 創建一個簡單的 Java 對象 (POJO):

這個對象將用于表示我們要在Java代碼中操作的數據結構。Jackson在進行反序列化時，默認會尋找無參構造函數，以及通過getter/setter方法來匹配JSON字段和對象屬性。為了簡化，我們使用Lombok庫來自動生成構造函數、getter/setter等。如果你不用Lombok，需要手動添加。

// Product.java
package com.example.jsondemo.model;import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;
import lombok.AllArgsConstructor;@Data // 自動生成 getter, setter, toString, equals, hashCode
@NoArgsConstructor // 自動生成無參構造函數 (反序列化需要)
@AllArgsConstructor // 自動生成全參構造函數 (可選，方便創建對象)
public class Product {private Long id;private String name;private double price;// 如果不用 Lombok，你需要手動添加：// public Product() {} // 無參構造函數// public Product(Long id, String name, double price) { ... } // 全參構造函數// public Long getId() { ... }// public void setId(Long id) { ... }// public String getName() { ... }// public void setName(String name) { ... }// public double getPrice() { ... }// public void setPrice(double price) { ... }
}

注意：如果你沒有使用Lombok，需要手動添加Lombok的Maven依賴并在IDE中安裝Lombok插件。或者手動寫出構造函數和getter/setter方法。

3. 創建一個 Spring Boot Controller:

這個Controller將演示如何接收JSON數據（反序列化）和返回JSON數據（序列化）。

// ProductController.java
package com.example.jsondemo.controller;import com.example.jsondemo.model.Product;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;@RestController // @RestController 包含了 @Controller 和 @ResponseBody
@RequestMapping("/api/products")
public class ProductController {// 模擬一個存儲商品的列表 (實際應用中通常是數據庫)private List<Product> productList = new ArrayList<>();// 用于生成唯一的IDprivate AtomicLong nextId = new AtomicLong(1);// === 演示 JSON 反序列化 ===// 這個方法接收一個 POST 請求，請求體是 JSON 格式的 Product 對象@PostMappingpublic String createProduct(@RequestBody Product product) {// @RequestBody: Spring Boot (通過 Jackson) 會自動把請求體中的 JSON 字符串// 反序列化成一個 Product Java 對象，并賦值給 product 參數。System.out.println("接收到產品信息:");System.out.println("Name: " + product.getName());System.out.println("Price: " + product.getPrice());// 模擬保存商品并賦予IDproduct.setId(nextId.getAndIncrement());productList.add(product);// 返回一個簡單的字符串作為響應return "產品已創建，ID為: " + product.getId();}// === 演示 JSON 序列化 ===// 這個方法接收一個 GET 請求，并返回一個 Product 對象@GetMapping("/{id}")public Product getProductById(@PathVariable Long id) {// Spring Boot (通過 Jackson) 會自動把返回的 Product Java 對象// 序列化成 JSON 字符串，作為響應體發送出去。// 模擬從列表中查找商品 (實際應用中是查詢數據庫)for (Product product : productList) {if (product.getId().equals(id)) {System.out.println("正在返回產品信息 (將序列化為JSON): " + product);return product; // 返回 Java 對象}}// 如果找不到，返回 null (默認情況下 Jackson 會序列化為 'null')// 更健壯的做法是拋出異常或返回 ResponseEntity<Product> with status 404System.out.println("未找到ID為 " + id + " 的產品");return null;}// 演示返回一個列表的序列化@GetMappingpublic List<Product> getAllProducts() {// Spring Boot (通過 Jackson) 會自動把返回的 List<Product> 對象// 序列化成 JSON 數組，作為響應體發送出去。System.out.println("正在返回所有產品列表 (將序列化為JSON數組)");return productList;}
}

如何測試：

1. 啟動你的Spring Boot應用。

2. 使用工具（如 Postman, cURL, Insomnia）進行測試：

   • 測試反序列化 (POST請求):

     • URL: http://localhost:8080/api/products (如果你的應用運行在默認端口8080)

     • Method: POST

     • Headers: Content-Type: application/json

     • Body: 選擇 raw 并選擇 JSON，輸入以下JSON：

       {"name": "Wireless Mouse","price": 25.50
       }
       

     • 發送請求。你應該在控制臺看到打印的接收信息，并收到一個包含新產品ID的響應。

   • 測試序列化 (GET請求):

     • 假設上一步創建的產品ID是1。

     • URL: http://localhost:8080/api/products/1

     • Method: GET

     • 發送請求。你應該收到一個包含該產品信息的JSON響應，類似這樣：

       {"id": 1,"name": "Wireless Mouse","price": 25.5
       }
       

     • 測試返回列表 (GET請求):

       • URL: http://localhost:8080/api/products
       • Method: GET
       • 發送請求。你應該收到一個JSON數組，包含所有已創建的產品。

更進一步：Jackson 注解 (Customization)

雖然自動化很方便，但有時你需要控制JSON的輸出。Jackson提供了很多注解，可以在你的POJO類屬性或Getter/Setter方法上使用：

• @JsonIgnore: 忽略某個屬性，不進行序列化和反序列化。
• @JsonProperty("newFieldName"): 改變屬性在JSON中的字段名。
• @JsonFormat(pattern = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss"): 控制日期/時間字段的格式。
• @JsonInclude(JsonInclude.Include.NON_NULL): 在序列化時，如果屬性值為null，則不包含該字段。
• @JsonCreator, @JsonDeserialize, @JsonSerialize: 更高級的定制。

這些注解讓你能夠精細地調整Java對象和JSON之間的映射關系。

總結

1. JSON 是一種常用的數據交換格式。
2. 序列化 是將 Java 對象轉換為 JSON 字符串。
3. 反序列化 是將 JSON 字符串轉換為 Java 對象。
4. 在 Spring Boot 項目中，通過引入 spring-boot-starter-web (它包含了 Jackson 庫)，Spring Boot 會自動配置 Jackson 作為默認的 HttpMessageConverter。
5. 你只需要在 Controller 方法中使用 @RequestBody (用于反序列化請求體) 和 @ResponseBody (或使用 @RestController，用于序列化返回值)，Spring Boot 就會自動完成 JSON 的轉換工作。
6. 學習這些有助于你理解和開發 Web API，進行數據交互，以及更好地調試應用。

希望這個詳細的解釋能幫助你這個新手更好地理解 Spring Boot 中的 JSON 處理！多動手實踐，你會越來越熟悉的。