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JSON Reads/Writes/Format Combinators

JSON 基础一节中,我们介绍了 ReadsWrites 转换器。使用它们,我们可以在 JsValue 结构和其他数据类型之间做转换。这一节将更详细地介绍如何构建这些转换器,以及在转换的过程中如何进行验证。

这一节使用到的 JsValue 结构以及相应的模型:

import play.api.libs.json._

val json: JsValue = Json.parse("""
{
  "name" : "Watership Down",
  "location" : {
    "lat" : 51.235685,
    "long" : -1.309197
  },
  "residents" : [ {
    "name" : "Fiver",
    "age" : 4,
    "role" : null
  }, {
    "name" : "Bigwig",
    "age" : 6,
    "role" : "Owsla"
  } ]
}
""")
case class Location(lat: Double, long: Double)
case class Resident(name: String, age: Int, role: Option[String])
case class Place(name: String, location: Location, residents: Seq[Resident])

JsPath

JsPath 是构建Reads/Writes 的核心。JsPath 指明了数据在 JsValue 中的位置。你可以使用 JsPath 对象(根路径)来定义一个 JsPath 子实例,语法与遍历 JsValue 相似:

import play.api.libs.json._

val json = { ... }

// Simple path
val latPath = JsPath \ "location" \ "lat"

// Recursive path
val namesPath = JsPath \\ "name"

// Indexed path
val firstResidentPath = (JsPath \ "residents")(0)

play.api.libs.json 包中为 JsPath 定义了一个别名:__(两个下划线),如果你喜欢的话,你也可以使用它:

val longPath = __ \ "location" \ "long"

Reads

Reads 转换器用于将 JsValue 转换成其他类型。你可以通过组合与嵌套 Reads 来构造更复杂的 Reads

你需要导入以下内容来创建 Reads

import play.api.libs.json._ // JSON library
import play.api.libs.json.Reads._ // Custom validation helpers
import play.api.libs.functional.syntax._ // Combinator syntax

Path Reads

JsPath 含有以下两个方法可用来创建特殊的 Reads,它将应用另一个 Reads 到指定路径的 JsValue

  • JsPath.read[T](implicit r: Reads[T]): Reads[T] - 创建一个 Reads[T],它将应用隐式参数 r 到该路径的 JsValue
  • JsPath.readNullable[T](implicit r: Reads[T]): Reads[Option[T]] - 在路径可能缺失,或包含一个空值时使用。

注意:JSON 库为基本类型(如 String,Int,Double 等)提供了隐式 Reads

定义具体某一路径的 Reads

val nameReads: Reads[String] = (JsPath \ "name").read[String]

定义具体某一路径的 Reads,并且包含自定义样例类:

case class DisplayName(name:String)
val nameReads: Reads[DisplayName] = (JsPath \ "name").read[String].map(DisplayName(_))

复合 Reads

你可以将多个单路径 Reads 组合成一个复合 Reads,这样就可以转换复杂模型了。

为了便于理解,我们先将一个组合结果分解成两条语句。首先通过 and 组合子来组合 Reads 对象:

val locationReadsBuilder =
  (JsPath \ "lat").read[Double] and
  (JsPath \ "long").read[Double]

上面产生的结果类型为 'FunctionalBuilder[Reads]#CanBuild2[Double, Double]',这只是一个中间结果,它将被用来创建一个复合 Reads

第二步调用 CanBuildXapply 方法来将单个的结果转换成你的模型,这将返回一个复合 Reads。如果你有一个带有构造器签名的样例类,你就可以直接使用它的 apply 方法:

implicit val locationReads = locationReadsBuilder.apply(Location.apply _)

将上述代码合成一条语句:

implicit val locationReads: Reads[Location] = (
  (JsPath \ "lat").read[Double] and
  (JsPath \ "long").read[Double]
)(Location.apply _)

Reads 验证

JsValue.validate 方法已经在 JSON 基础 一节中介绍过,我们推荐它进行验证以及用它将 JsValue 转换成其它类型。以下是基本用法:

val json = { ... }

val nameReads: Reads[String] = (JsPath \ "name").read[String]

val nameResult: JsResult[String] = json.validate[String](nameReads)

nameResult match {
  case s: JsSuccess[String] => println("Name: " + s.get)
  case e: JsError => println("Errors: " + JsError.toFlatJson(e).toString())
}

Reads 的默认验证比较简单,比如只检查类型转换错误。你可以通过使用 Reads 的验证 helper 来自定义验证规则。以下是一些常用的 helper:

  • Reads.email - 验证字符串是邮箱地址格式。
  • Reads.minLength(nb) - 验证一个字符串的最小长度。
  • Reads.min - 验证最小数值。
  • Reads.max - 验证最大数值。
  • Reads[A] keepAnd Reads[B] => Reads[A] - 尝试 Reads[A]Reads[B] 但最终只保留 Reads[A] 结果的运算符(如果你知道 Scala 解析组合子,即有 keepAnd == <~)。
  • Reads[A] andKeep Reads[B] => Reads[B] - 尝试 Reads[A]Reads[B] 但最终只保留 Reads[B] 结果的运算符(如果你知道 Scala 解析组合子,即有 andKeep == ~>)。
  • Reads[A] or Reads[B] => Reads - 执行逻辑或并保留最后选中的 Reads 的运算符。

想添加验证,只需将相应 helper 作为 JsPath.read 的参数即可:

val improvedNameReads =
  (JsPath \ "name").read[String](minLength[String](2))

将它们合起来

通过使用复合 Reads 和自定义验证,我们可以为模型定义一组有效的 Reads 并应用它们:

import play.api.libs.json._
import play.api.libs.json.Reads._
import play.api.libs.functional.syntax._

implicit val locationReads: Reads[Location] = (
  (JsPath \ "lat").read[Double](min(-90.0) keepAnd max(90.0)) and
  (JsPath \ "long").read[Double](min(-180.0) keepAnd max(180.0))
)(Location.apply _)

implicit val residentReads: Reads[Resident] = (
  (JsPath \ "name").read[String](minLength[String](2)) and
  (JsPath \ "age").read[Int](min(0) keepAnd max(150)) and
  (JsPath \ "role").readNullable[String]
)(Resident.apply _)

implicit val placeReads: Reads[Place] = (
  (JsPath \ "name").read[String](minLength[String](2)) and
  (JsPath \ "location").read[Location] and
  (JsPath \ "residents").read[Seq[Resident]]
)(Place.apply _)


val json = { ... }

json.validate[Place] match {
  case s: JsSuccess[Place] => {
    val place: Place = s.get
    // do something with place
  }
  case e: JsError => {
    // error handling flow
  }
}

注意,复合 Reads 可以嵌套使用。在上面的例子中,placeReads 使用了前面定义的隐式 locationReadsresidentReads

Writes

Writes 用于将其它类型转换成 JsValue

为样例类构建简单的 Writes,只需在 Writes 的 apply 方法体中使用一个函数即可:

case class DisplayName(name:String)
implicit val displayNameWrite: Writes[DisplayName] = Writes {
  (displayName: DisplayName) => JsString(displayName.name)
}

你可以使用 JsPath 和组合子来构建复合 Writes,这一点与 Reads 非常相似。以下是我们模型的 Writes

import play.api.libs.json._
import play.api.libs.functional.syntax._

implicit val locationWrites: Writes[Location] = (
  (JsPath \ "lat").write[Double] and
  (JsPath \ "long").write[Double]
)(unlift(Location.unapply))

implicit val residentWrites: Writes[Resident] = (
  (JsPath \ "name").write[String] and
  (JsPath \ "age").write[Int] and
  (JsPath \ "role").writeNullable[String]
)(unlift(Resident.unapply))

implicit val placeWrites: Writes[Place] = (
  (JsPath \ "name").write[String] and
  (JsPath \ "location").write[Location] and
  (JsPath \ "residents").write[Seq[Resident]]
)(unlift(Place.unapply))


val place = Place(
  "Watership Down",
  Location(51.235685, -1.309197),
  Seq(
    Resident("Fiver", 4, None),
    Resident("Bigwig", 6, Some("Owsla"))
  )
)

val json = Json.toJson(place)

复合 Writes 与复合 Reads 有以下不同点:

  • 单个路径的 Writes 通过 JsPath.write 方法来创建。
  • 将模型转换成 JsValue 无需验证,因此也不需要验证 helper。
  • 中间结果 FunctionalBuilder#CanBuildX(由 and 组合子产生)接收一个函数,该函数将复合类型 T 转换成一个元组,该元组与单路径 Writes 匹配。尽管看起来和 Reads 非常对称,样例类的 unapply 方法返回的是属性元组的 Option 类型,因此需要使用 unlift 方法将元组提取出来。

递归类型

有一种特殊的情况是上面的例子没有讲到的,即如何处理递归类型的 ReadsWritesJsPath 提供了 lazyReadlazyWrite 方法来处理这种情况:

case class User(name: String, friends: Seq[User])

implicit lazy val userReads: Reads[User] = (
  (__ \ "name").read[String] and
  (__ \ "friends").lazyRead(Reads.seq[User](userReads))
)(User)

implicit lazy val userWrites: Writes[User] = (
  (__ \ "name").write[String] and
  (__ \ "friends").lazyWrite(Writes.seq[User](userWrites))
)(unlift(User.unapply))

Format

Format[T]ReadsWrites 组合的特性(trait),它可以代替 ReadsWrites 来做隐式转换。

通过 Reads 和 Writes 创建 Format

你可以通过 ReadsWrites 来构建针对同一类型的 Format

val locationReads: Reads[Location] = (
  (JsPath \ "lat").read[Double](min(-90.0) keepAnd max(90.0)) and
  (JsPath \ "long").read[Double](min(-180.0) keepAnd max(180.0))
)(Location.apply _)

val locationWrites: Writes[Location] = (
  (JsPath \ "lat").write[Double] and
  (JsPath \ "long").write[Double]
)(unlift(Location.unapply))

implicit val locationFormat: Format[Location] =
  Format(locationReads, locationWrites)

使用组合子创建 Format

对于 ReadsWrites 对称的情况(实际应用中不一定能满足对称的条件),你可以直接通过组合子来创建 Format:

implicit val locationFormat: Format[Location] = (
  (JsPath \ "lat").format[Double](min(-90.0) keepAnd max(90.0)) and
  (JsPath \ "long").format[Double](min(-180.0) keepAnd max(180.0))
)(Location.apply, unlift(Location.unapply))