相信大家对JSON.stringify
并不陌生,通常在很多场景下都会用到这个API,最常见的就是HTTP请求中的数据传输, 因为HTTP 协议是一个文本协议,传输的格式都是字符串,但我们在代码中常常操作的是 JSON 格式的数据,所以我们需要在返回响应数据前将 JSON 数据序列化为字符串。但大家是否考虑过使用JSON.stringify
可能会带来性能风险🤔,或者说有没有一种更快的stringify
方法。
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由于 JavaScript 是动态语言,它的变量类型只有在运行时才能确定,所以 JSON.stringify 在执行过程中要进行大量的类型判断,对不同类型的键值做不同的处理。由于不能做静态分析,执行过程中的类型判断这一步就不可避免,而且还需要一层一层的递归,循环引用的话还有爆栈的风险。
我们知道,JSON.string的底层有两个非常重要的步骤:
既然是这样,我们可以先来对比一下JSON.stringify与普通遍历的性能,看看类型判断这一步到底是不是影响JSON.stringify性能的主要原因。
- const obj1 = {}, obj2 = {}
- for(let i = 0; i < 1000000; i++) {
- obj1[i] = i
- obj2[i] = i
- }
-
- function fn1 () {
- console.time('jsonStringify')
- const res = JSON.stringify(obj1) === JSON.stringify(obj2)
- console.timeEnd('jsonStringify')
- }
-
- function fn2 () {
- console.time("for");
- const res = Object.keys(obj1).every((key) => {
- if (obj2[key] || obj2[key] === 0) {
- return true;
- } else {
- return false;
- }
- });
- console.timeEnd("for");
- }
- fn1()
- fn2()
-
-
- 复制代码
从结果来看,两者的性能差距在4倍左右,那就证明JSON.string
的类型判断这一步还是非常耗性能的。如果JSON.stringify能够跳过类型判断这一步是否对类型判断有帮助呢?
基于上面的猜想,我们可以来尝试实现一下:
现在我们有下面这个对象
- const obj = {
- name: '南玖',
- hobby: 'fe',
- age: 18,
- chinese: true
- }
- 复制代码
上面这个对象经过JSON.stringify
处理后是这样的:
- JSON.stringify(obj)
- // {"name":"南玖","hobby":"fe","age":18,"chinese":true}
- 复制代码
现在假如我们已经提前知道了这个对象的结构
这样的话我们就可以定制一个更快的JSON.stringify方法
- function myStringify(obj) {
- return `{"name":"${obj.name}","hobby":"${obj.hobby}","age":${obj.age},"chinese":${obj.chinese}}`
- }
-
- console.log(myStringify(obj) === JSON.stringify(obj)) // true
- 复制代码
这样也能够得到JSON.stringify一样的效果,前提是你已经知道了这个对象的结构。
事实上,这是许多JSON.stringify
加速库的通用手段:
需要先确定对象的结构信息
再根据结构信息,为该种结构的对象创建“定制化”的stringify
方法
内部实现依然是这种字符串拼接
fast-json-stringify 需要JSON Schema Draft 7输入来生成快速
stringify
函数。
这也就是说fast-json-stringify
这个库是用来给我们生成一个定制化的stringily函数,从而来提升stringify
的性能。
这个库的GitHub简介上写着比 JSON.stringify() 快 2 倍,其实它的优化思路跟我们上面那种方法是一致的,也是一种定制化stringify
方法。
- const fastJson = require('fast-json-stringify')
- const stringify = fastJson(mySchema, {
- schema: { ... },
- ajv: { ... },
- rounding: 'ceil'
- })
- 复制代码
schema
: $ref 属性引用的外部模式。ajv
: ajv v8 实例对那些需要ajv
.rounding
: 设置当integer
类型不是整数时如何舍入。largeArrayMechanism
:设置应该用于处理大型(默认情况下20000
或更多项目)数组的机制这其实就是我们上面所说的定制化对象结构,比如还是这个对象:
- const obj = {
- name: '南玖',
- hobby: 'fe',
- age: 18,
- chinese: true
- }
- 复制代码
它的JSON scheme是这样的:
- {
- type: "object",
- properties: {
- name: {type: "string"},
- hobby: {type: "string"},
- age: {type: "integer"},
- chinese: {type: 'boolean'}
- },
- required: ["name", "hobby", "age", "chinese"]
- }
- 复制代码
当然除了这种简单的类型定义,JSON Schema 还支持一些条件运算,比如字段类型可能是字符串或者数字,可以用 oneOf 关键字:
- "oneOf": [
- {
- "type": "string"
- },
- {
- "type": "number"
- }
- ]
- 复制代码
fast-json-stringify
支持JSON 模式定义的anyOf和**oneOf关键字。**两者都必须是一组有效的 JSON 模式。不同的模式将按照指定的顺序进行测试。stringify
在找到匹配项之前必须尝试的模式越多,速度就越慢。
anyOf和oneOf使用ajv作为 JSON 模式验证器来查找与数据匹配的模式。这对性能有影响——只有在万不得已时才使用它。
关于 JSON Schema 的完整定义,可以参考 Ajv 的文档,Ajv 是一个流行的 JSON Schema验证工具,性能表现也非常出众。
当我们可以提前确定一个对象的结构时,可以将其定义为一个 Schema,这就相当于提前告诉 stringify 函数,需序列化的对象的数据结构,这样它就可以不必再在运行时去做类型判断,这就是这个库提升性能的关键所在。
- const fastJson = require('fast-json-stringify')
- const stringify = fastJson({
- title: 'myObj',
- type: 'object',
- properties: {
- name: {
- type: 'string'
- },
- hobby: {
- type: 'string'
- },
- age: {
- description: 'Age in years',
- type: 'integer'
- },
- chinese: {
- type: 'boolean'
- }
- }
- })
-
- console.log(stringify({
- name: '南玖',
- hobby: 'fe',
- age: 18,
- chinese: true
- }))
- //
- 复制代码
fast-json-stringify
是跟我们传入的scheme
来定制化生成一个stringily
函数,上面我们了解了怎么为我们对象定义一个scheme
结构,接下来我们再来了解一下如何生成stringify
。
这里有一些工具方法还是值得了解一下的:
- const asFunctions = `
- function $asAny (i) {
- return JSON.stringify(i)
- }
- function $asNull () {
- return 'null'
- }
- function $asInteger (i) {
- if (isLong && isLong(i)) {
- return i.toString()
- } else if (typeof i === 'bigint') {
- return i.toString()
- } else if (Number.isInteger(i)) {
- return $asNumber(i)
- } else {
- return $asNumber(parseInteger(i))
- }
- }
- function $asNumber (i) {
- const num = Number(i)
- if (isNaN(num)) {
- return 'null'
- } else {
- return '' + num
- }
- }
- function $asBoolean (bool) {
- return bool && 'true' || 'false'
- }
- // 省略了一些其他类型......
- `
- 复制代码
从上面我们可以看到,如果你使用的是 any 类型,它内部依然还是用的 JSON.stringify。 所以我们在用TS进行开发时应避免使用 any 类型,因为如果是基于 TS interface
生成 JSON Schema
的话,使用 any 也会影响到 JSON 序列化的性能。
然后就会根据 scheme 定义的具体内容生成 stringify 函数的具体代码。而生成的方式也比较简单:通过遍历 scheme,根据不同数据类型调用上面不同的工具函数来进行字符串拼接。感兴趣的同学可以在GitHub上查看源码
事实上fast-json-stringify
只是通过静态的结构信息将优化与分析前置了,通过开发者定义的scheme
内容可以提前知道对象的数据结构,然后会生成一个stringify
函数供开发者调用,该函数内部其实就是做了字符串的拼接。
JSON scheme
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