java读写json文件实例（附带源码）

发布于：2025-05-12 ⋅ 阅读:(16) ⋅ 点赞:(0)

Java 实现读写 JSON 文件实例详解

目录

  1. 项目介绍
  2. JSON 与文件读写基础
    2.1 JSON 格式简介
    2.2 文件读写概念
  3. Java 中的 JSON 处理库
    3.1 常用 JSON 库对比
    3.2 Jackson 库简介
  4. 项目实现思路
    4.1 项目需求与目标
    4.2 功能模块划分
    4.3 实现步骤及关键技术
  5. 完整代码实现与详细注释
  6. 代码解读
    6.1 数据模型定义
    6.2 JSON 写入功能解析
    6.3 JSON 读取功能解析
  7. 项目总结与未来展望
    7.1 项目总结
    7.2 未来扩展与应用场景
  8. 参考资料

1. 项目介绍

在现代软件开发中，JSON（JavaScript Object Notation）因其轻量、易读和跨平台等优点被广泛应用于数据传输和存储。无论是在前后端数据交互、配置文件管理，还是日志记录与数据持久化场景中，JSON 都发挥着重要作用。

本项目旨在演示如何在 Java 中实现对 JSON 文件的读写操作。项目主要包括两部分内容：

  • 写 JSON 文件：将 Java 对象转换为 JSON 格式，并写入本地文件中保存。
  • 读 JSON 文件：从本地文件中读取 JSON 数据，并将其转换为 Java 对象以供后续处理。

通过本项目，你将了解如何利用开源 JSON 处理库（例如 Jackson）对数据进行序列化与反序列化，同时掌握 Java 文件读写的基本操作，为实际项目中数据存储、配置管理或日志分析等需求提供解决方案。

2. JSON 与文件读写基础

2.1 JSON 格式简介

JSON（JavaScript Object Notation）是一种基于文本的数据交换格式，具有以下特点：

  • 轻量级：结构简单、体积小。
  • 易读写：格式清晰，支持嵌套结构和数组。
  • 跨平台：与大多数编程语言兼容，广泛应用于 Web 开发、移动开发和服务器端编程中。

JSON 格式主要由两种数据结构构成：

  • 对象（Object）：由大括号 {} 包含，内部由“键-值”对组成，例如：

{
  "name": "Alice",
  "age": 25,
  "email": "alice@example.com"
}

 数组（Array）：由中括号 [] 包含，内部由一组有序的值构成，例如：

[
  "apple", "banana", "cherry"
]

 

2.2 文件读写概念

在 Java 中，文件读写是一个常见操作。常用的文件操作类包括：

  • FileReader/FileWriter：适用于字符流的读写。
  • BufferedReader/BufferedWriter：在字符流的基础上增加缓冲，提高读写效率。
  • FileInputStream/FileOutputStream：适用于字节流的操作，可用于处理二进制文件。

结合 JSON 数据的特点，我们通常将 JSON 字符串存储为文本文件，利用字符流进行读写操作，同时结合 JSON 序列化库将 Java 对象与 JSON 字符串相互转换。

3. Java 中的 JSON 处理库

3.1 常用 JSON 库对比

Java 中处理 JSON 数据常用的库主要有：

  • Jackson：功能强大、性能优秀，支持复杂数据结构与自定义序列化规则。
  • Gson：由 Google 开发，轻量易用，适合中小型项目。
  • Fastjson：阿里巴巴开源，速度快，但安全性配置上需要注意。

在本项目中，我们采用 Jackson 库，因为其功能全面、社区活跃、支持丰富的注解和自定义配置，能够很好地满足各类 JSON 读写需求。

3.2 Jackson 库简介

Jackson 是 Java 领域最常用的 JSON 处理库之一。主要功能包括：

  • 序列化（Serialization）：将 Java 对象转换为 JSON 字符串。
  • 反序列化（Deserialization）：将 JSON 字符串转换为 Java 对象。
  • 数据绑定：支持简单和复杂数据结构的自动映射。

在 Maven 项目中，只需添加以下依赖即可使用 Jackson：

<dependency>
    <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
    <artifactId>jackson-databind</artifactId>
    <version>2.14.1</version>
</dependency>

4. 项目实现思路

4.1 项目需求与目标

本项目旨在实现一个简单的 JSON 文件读写实例，主要功能包括：

  • 写入：将一个包含用户信息（姓名、年龄、邮箱等）的 Java 对象列表转换为 JSON 格式，并写入本地文件。
  • 读取：从本地 JSON 文件中读取数据，并反序列化为 Java 对象列表，然后输出到控制台进行验证。

4.2 功能模块划分

项目主要分为以下几个模块：

  1. 数据模型模块：定义用于演示的 Java 数据模型类（例如 User 类）。
  2. JSON 写入模块：利用 Jackson 将数据模型转换为 JSON 字符串并写入文件。
  3. JSON 读取模块：从文件中读取 JSON 字符串，并利用 Jackson 解析为 Java 对象。
  4. 主控制模块：集成调用写入与读取操作，展示完整流程。

4.3 实现步骤及关键技术

实现过程的主要步骤如下：

  1. 定义数据模型
    设计一个简单的 User 类，包含姓名、年龄和邮箱等字段，并添加 getter/setter 方法。

  2. 准备测试数据
    在主程序中构造一个包含多个 User 对象的列表。

  3. JSON 写入操作
    使用 Jackson 的 ObjectMapper 类调用 writeValue() 方法将 Java 对象列表转换为 JSON 格式，并写入指定文件。
    需要注意文件路径、异常处理以及字符集问题。

  4. JSON 读取操作
    使用 ObjectMapper 的 readValue() 方法从文件中读取 JSON 数据，并将其转换为 List<User>。
    要求 JSON 数据格式与数据模型保持一致，便于正确解析。

  5. 验证数据一致性
    读取后的数据与原始数据进行比对，确保写入和读取过程没有数据丢失或格式错误。

5. 完整代码实现与详细注释

下面给出整合后的完整代码示例。代码中包括数据模型定义、写入 JSON 文件和读取 JSON 文件的全部流程，并附有详细注释，便于逐行理解各部分功能。请将以下代码复制到你的 IDE 中运行，并确保项目中已经添加 Jackson 依赖。

import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import com.fasterxml.jackson.core.type.TypeReference;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 本示例演示了如何使用 Jackson 库在 Java 中实现 JSON 文件的读写操作。
 *
 * 功能包括：
 * 1. 定义 User 数据模型，用于存储用户信息（姓名、年龄、邮箱）。
 * 2. 将一个包含多个 User 对象的列表序列化为 JSON 字符串，并写入本地文件。
 * 3. 从本地 JSON 文件中读取数据，并将其反序列化为 User 对象列表。
 * 4. 输出读取到的用户数据，验证数据一致性。
 *
 * 本示例代码整合在一个文件中，包含完整实现和详细注释。
 */
public class JsonFileReadWriteExample {

    /**
     * User 类：数据模型，包含用户的姓名、年龄和邮箱字段
     */
    public static class User {
        private String name;
        private int age;
        private String email;

        // 默认构造函数（反序列化时需要）
        public User() {}

        // 带参构造函数
        public User(String name, int age, String email) {
            this.name = name;
            this.age = age;
            this.email = email;
        }

        // Getter 和 Setter 方法
        public String getName() {
            return name;
        }
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
        public int getAge() {
            return age;
        }
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
        public String getEmail() {
            return email;
        }
        public void setEmail(String email) {
            this.email = email;
        }

        // 重写 toString 方法，方便输出用户信息
        @Override
        public String toString() {
            return "User{" +
                   "name='" + name + '\'' +
                   ", age=" + age +
                   ", email='" + email + '\'' +
                   '}';
        }
    }

    /**
     * 将 List<User> 数据写入 JSON 文件
     *
     * @param users 要写入的用户列表
     * @param filePath 文件保存路径
     */
    public static void writeUsersToJsonFile(List<User> users, String filePath) {
        // 创建 Jackson 的 ObjectMapper 对象，用于对象与 JSON 之间转换
        ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
        try {
            // 将用户列表写入文件（会自动序列化为 JSON 格式）
            mapper.writerWithDefaultPrettyPrinter().writeValue(new File(filePath), users);
            System.out.println("成功写入 JSON 文件：" + filePath);
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("写入 JSON 文件时发生异常：" + e.getMessage());
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 从 JSON 文件中读取数据，并转换为 List<User>
     *
     * @param filePath JSON 文件路径
     * @return 反序列化后的用户列表
     */
    public static List<User> readUsersFromJsonFile(String filePath) {
        // 创建 ObjectMapper 对象
        ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
        List<User> users = new ArrayList<>();
        try {
            // 读取文件并将 JSON 数据转换为 List<User> 对象
            users = mapper.readValue(new File(filePath), new TypeReference<List<User>>() {});
            System.out.println("成功读取 JSON 文件：" + filePath);
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("读取 JSON 文件时发生异常：" + e.getMessage());
            e.printStackTrace();
        }
        return users;
    }

    /**
     * 主方法：演示 JSON 文件读写流程
     *
     * @param args 命令行参数（本例中未使用）
     */
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 构造测试数据：创建一个用户列表
        List<User> userList = new ArrayList<>();
        userList.add(new User("Alice", 30, "alice@example.com"));
        userList.add(new User("Bob", 25, "bob@example.com"));
        userList.add(new User("Charlie", 28, "charlie@example.com"));

        // 指定 JSON 文件的保存路径
        String jsonFilePath = "users.json";

        // 2. 将用户列表写入 JSON 文件
        writeUsersToJsonFile(userList, jsonFilePath);

        // 3. 从 JSON 文件中读取用户列表
        List<User> readUsers = readUsersFromJsonFile(jsonFilePath);

        // 4. 输出读取到的用户数据，验证是否与原始数据一致
        System.out.println("读取到的用户数据：");
        for (User user : readUsers) {
            System.out.println(user);
        }
    }
}

6. 代码解读

6.1 数据模型定义

  • User 类
    定义了表示用户的 Java Bean，包含姓名（name）、年龄（age）和邮箱（email）三个字段。
    提供了默认构造方法（反序列化时需要）、带参构造方法、getter/setter 方法以及重写的 toString 方法，用于格式化输出用户信息。

6.2 JSON 写入功能解析

  • writeUsersToJsonFile() 方法
    使用 Jackson 的 ObjectMapper 对象将 List<User> 序列化为 JSON 格式，并写入指定文件中。
    调用 writerWithDefaultPrettyPrinter() 方法实现格式化输出，使生成的 JSON 文件具备良好的可读性。
    同时通过 try-catch 块捕获 IOException，确保异常时打印错误信息。

6.3 JSON 读取功能解析

  • readUsersFromJsonFile() 方法
    同样使用 ObjectMapper 对象读取指定 JSON 文件，并利用 readValue() 方法将 JSON 数据反序列化为 List<User>。
    此处通过 TypeReference 指定泛型类型，确保 Jackson 能够正确转换 JSON 数组为 List<User>。
    如果读取过程中发生异常，则捕获并打印异常信息，并返回空列表或已部分读取的数据。

7. 项目总结与未来展望

7.1 项目总结

本文详细讲解了如何在 Java 中实现 JSON 文件的读写操作，主要内容包括：

  • 项目背景与需求：介绍了 JSON 格式在数据存储和交换中的重要性，以及文件读写的基本概念。
  • JSON 库选型：对比了常见的 JSON 处理库，并详细介绍了 Jackson 库的优势与用法。
  • 项目实现思路：划分了数据模型、写入和读取模块，并给出了详细的实现步骤。
  • 完整代码示例：提供了整合在一个文件中的完整代码，并附有详细注释，便于读者逐行学习。
  • 代码解读：对关键方法进行了逐步说明，帮助读者深入理解序列化与反序列化的实现过程。

通过本项目，你不仅能掌握如何将 Java 对象与 JSON 数据相互转换，还能了解文件读写的基本操作，为实际开发中配置管理、数据持久化、日志记录等需求提供技术支持。

7.2 未来扩展与应用场景

在本示例基础上，未来可以扩展以下功能与应用场景：

  • 数据验证与格式校验：在写入或读取 JSON 数据前加入数据校验，确保数据格式和内容的正确性。
  • 大文件处理与流式解析：针对大规模 JSON 数据，可采用 Jackson 的流式 API（Streaming API）实现低内存占用的逐条解析。
  • 图形化配置管理系统：结合前后端技术，实现基于 JSON 文件的配置管理与实时更新。
  • 分布式存储与日志分析：将 JSON 数据与数据库、NoSQL 系统结合，实现分布式日志存储与实时分析。

8. 参考资料

  1. 《Jackson 官方文档》：详细介绍了 Jackson 的 API、使用方法及配置说明。
  2. 《JSON 格式详解》：提供 JSON 数据格式的规范说明及实例解析。
  3. 《Java 文件 I/O 教程》：讲解了 Java 中常用的文件读写操作和相关类的使用。
  4. 《Java 与 JSON 数据交换》：介绍了常见 JSON 序列化与反序列化的思路和实践经验。

总结

本文详细讲解了如何在 Java 中实现对 JSON 文件的读写操作。文章从 JSON 格式基础、文件读写概念、常用 JSON 库（以 Jackson 为例）的介绍入手，进一步阐述了项目需求与实现思路，并提供了包含数据模型定义、写入和读取操作的完整代码示例。通过对代码逐步解读，你可以全面了解如何利用 Jackson 将 Java 对象序列化为 JSON 字符串写入文件，以及如何反序列化回 Java 对象进行处理。

本项目不仅适合作为新手学习 JSON 数据交换与文件 I/O 的案例，也可为实际项目中配置管理、日志记录、数据持久化等模块提供参考。未来你可以在此基础上扩展更复杂的数据验证、流式处理及跨平台数据交换功能，不断提升应用的健壮性与扩展性。

希望本文能为你在 Java 开发中解决 JSON 文件处理问题提供帮助，并为你后续深入学习和工程实践打下坚实基础！

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