Convert Byte Array to JSON and Vice Versa in Java

1. 引言

在大多数编程语言中，数据在不同格式之间的处理和转换是常见的任务。其中一个场景就是将字节数组（Byte Array）与 JSON 格式之间进行转换。

在这篇教程中，我们将探讨如何在 Java 中实现字节数组到 JSON 和反之的转换。

2. 问题陈述

我们的目标是将一个 JSON 字符串转换为字节数组，其中数组中的每个元素表示字符串中相应字符的 ASCII 值。相反，我们也寻求将包含 ASCII 值的字节数组还原回原始的 JSON 字符串。

假设我们有以下字节数组：

byte[] byteArray = {
    34, 123, 92, 34, 110, 97, 109, 101, 92, 34, 58, 92, 34, 65, 108,
    105, 99, 101, 92, 34, 44, 92, 34, 97, 103, 101, 92, 34, 58, 50, 53, 44, 92,
    34, 105, 115, 83, 116, 117, 100, 101, 110, 116, 92, 34, 58, 116, 114, 117,
    101, 44, 92, 34, 104, 111, 98, 98, 105, 101, 115, 92, 34, 58, 91, 92, 34,
    114, 101, 97, 100, 105, 110, 103, 92, 34, 44, 92, 34, 112, 97, 105, 110,
    116, 105, 110, 103, 92, 34, 93, 44, 92, 34, 97, 100, 100, 114, 101, 115,
    115, 92, 34, 58, 123, 92, 34, 99, 105, 116, 121, 92, 34, 58, 92, 34, 83,
    109, 97, 108, 108, 118, 105, 108, 108, 101, 92, 34, 44, 92, 34, 122, 105,
    112, 99, 111, 100, 101, 92, 34, 58, 92, 34, 49, 50, 51, 52, 53, 92, 34, 125, 125, 34
};

这个字节数组对应于以下 JSON 字符串：

String jsonString = "{\"name\":\"Alice\",\"age\":25,\"isStudent\":true,\"hobbies\":
[\"reading\",\"painting\"],\"address\":{\"city\":\"Smallville\",\"zipcode\":\"12345\"}}";

视觉上，这个 JSON 字符串呈现为：

{
  "name": "Alice",
  "age": 25,
  "isStudent": true,
  "hobbies": ["reading", "painting"],
  "address": {
    "city": "Smallville",
    "zipcode": "12345"
  }
}

接下来，我们将探讨几种方法来实现字节数组和 JSON 字符串之间的转换。

3. 字节数组转 JSON

在 Java 中处理数据交换时，将字节数组转换为 JSON 是一个关键操作。此外，有多种方法可以实现这种转换。

3.1. 使用标准库

我们可以利用 Jackson 这样的标准库。以下是使用 Jackson 将字节数组转换为 JSON 的简单示例：

@Test
void givenByteArray_whenConvertingToJsonUsingJackson_thenJsonString() throws Exception {
    ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
    String actualJsonString = objectMapper.readValue(byteArray, String.class);

    assertEquals(jsonString, actualJsonString);
}

在这个例子中，我们创建一个 ObjectMapper 对象，然后使用 readValue() 方法将 byteArray 转换为 JSON 字符串。之后，我们使用 assertEquals 方法比较 actualJsonString 和预期的 jsonString，以确保转换正确执行。

3.2. 使用外部库

除了标准库外，还有提供额外功能和定制选项的外部库。例如，Gson 就是一个这样的库。

以下是使用 Gson 实现转换的示例：

@Test
void givenByteArray_whenConvertingToJsonUsingGson_thenJsonString() {
    Gson gson = new Gson();
    String jsonStringFromByteArray = new String(byteArray, StandardCharsets.UTF_8);
    String actualJsonString = gson.fromJson(jsonStringFromByteArray, String.class);

    assertEquals(jsonString, actualJsonString);
}

在这里，我们创建一个 Gson 对象。然后，我们使用 UTF-8 编码的 String 构造函数将 byteArray 转换为字符串。此外，我们使用 fromJson() 方法将 byteArray 转换为 JSON 字符串。

4. JSON 转字节数组

与将字节数组转换为 JSON 类似，将 JSON 数据回转为字节数组对于处理各种数据场景也是必不可少的。

4.1. 使用标准库

Java 的标准库，如 Jackson，也支持将 JSON 字符串转换为字节数组。以下是示例：

@Test
void givenJsonString_whenConvertingToByteArrayUsingJackson_thenByteArray() throws JsonProcessingException {
    ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
    byte[] actualByteArray = objectMapper.writeValueAsBytes(jsonString);

    assertEquals(Arrays.toString(byteArray), Arrays.toString(actualByteArray));
}

在这个例子中，我们使用 writeValueAsBytes() 方法将类级别定义的 jsonString 转换为字节数组。

4.2. 使用外部库

像 Gson 这样的外部库也可以用于将 JSON 转换为字节数组。这里是示例：

@Test
void givenJsonString_whenConvertingToByteArrayUsingGson_thenByteArray() {
    Gson gson = new Gson();
    byte[] actualByteArray = gson.toJson(jsonString).getBytes();

    assertEquals(Arrays.toString(byteArray), Arrays.toString(actualByteArray));
}

这里，我们使用 toJson() 方法完成转换。

5. 总结

总的来说，理解字节数组到 JSON 的转换及其反向操作对于 Java 中灵活的数据处理至关重要。无论是使用标准库如 Jackson，还是使用外部库如 Gson，我们都能有效地管理应用程序中的数据交换。

如往常一样，相关的源代码可以在 GitHub 上找到。

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