怎么提升JSON.stringify()的性能

本篇內容介紹了“怎么提升JSON.stringify()的性能”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

 1. 熟悉的JSON.stringify()

在瀏覽器端或服務端，JSON.stringify()都是我們很常用的方法：

•  將 JSON object 存儲到 localStorage 中；

•  POST 請求中的 JSON body；

•  處理響應體中的 JSON 形式的數據；

•  甚至某些條件下，我們還會用它來實現一個簡單的深拷貝；

•  ……

在一些性能敏感的場合下（例如服務端處理大量并發），或面對大量 stringify 的操作時，我們會希望它的性能更好，速度更快。這也催生了一些優化的 stringify 方案/庫，下圖是它們與原生方法的性能對比：

綠色部分時原生JSON.stringify()，可見性能相較這些庫都要低很多。那么，在大幅的性能提升背后的技術原理是什么呢？

2. 比 stringify 更快的 stringify

由于 JavaScript 是動態性很強的語言，所以對于一個 Object 類型的變量，其包含的鍵名、鍵值、鍵值類型最終只能在運行時確定。因此，執行JSON.stringify()時會有很多工作要做。在一無所知的情況下，我們想要大幅優化顯然無能為力。

那么如果我們知道這個 Object 中的鍵名、鍵值信息呢 —— 也就是知道它的結構信息，這會有幫助么？

看個例子：

下面這個 Object，

const obj = {      name: 'alienzhou',      status: 6,      working: true  };

我們對它應用JSON.stringify()，得到結果為

JSON.stringify(obj);  // {"name":"alienzhou","status":6,"working":true}

現在如果我們知道這個obj的結構是固定的：

•  鍵名不變

•  鍵值的類型一定

那么其實，我可以創建一個“定制化”的 stringify 方法

function myStringify(o) {      return (          '{"name":"'          + o.name          + '","status":'          + o.status          + ',"isWorking":'          + o.working          + '}'      );  }

看看我們的myStringify方法的輸出：

myStringify({      name: 'alienzhou',      status: 6,      working: true  });  // {"name":"alienzhou","status":6,"isWorking":true}  myStringify({      name: 'mengshou',      status: 3,      working: false  });  // {"name":"mengshou","status":3,"isWorking":false}

可以得到正確的結果，但只用到了類型轉換和字符串拼接，所以“定制化”方法可以讓“stringify”更快。

總結來看，如何得到比 stringify 更快的 stringify 方法呢？

1.  需要先確定對象的結構信息；

2.  根據其結構信息，為該種結構的對象創建“定制化”的stringify方法，其內部實際是通過字符串拼接生成結果的；

3.  ***，使用該“定制化”的方法來 stringify 對象即可。

這也是大多數 stringify 加速庫的套路，轉化為代碼就是類似：

import faster from 'some_library_faster_stringify';  // 1. 通過相應規則，定義你的對象結構  const theObjectScheme = {      // ……  };  // 2. 根據結構，得到一個定制化的方法  const stringify = faster(theObjectScheme);  // 3. 調用方法，快速 stringify  const target = {      // ……  };  stringify(target);

3. 如何生成“定制化”的方法

根據上面的分析，核心功能在于，根據其結構信息，為該類對象創建“定制化”的stringify方法，其內部實際是簡單的屬性訪問與字符串拼接。

為了了解具體的實現方式，下面我以兩個實現上略有差異的開源庫為例來簡單介紹一下。

3.1. fast-json-stringify

下圖是根據 fast-json-stringify 提供的 benchmark 結果，整理出來的性能對比。

可以看到，在大多數場景下具備2-5倍的性能提升。

3.1.1. scheme 的定義方式

fast-json-stringify 使用了 JSON Schema Validation 來定義（JSON）對象的數據格式。其 scheme 定義的結構本身也是 JSON 格式的，例如對象

{      name: 'alienzhou',      status: 6,      working: true  }

對應的 scheme 就是：

{      title: 'Example Schema',      type: 'object',      properties: {          name: {              type: 'string'          },          status: {              type: 'integer'          },          working: {              type: 'boolean'          }      }  }

其 scheme 定義規則豐富，具體使用可以參考 Ajv 這個 JSON 校驗庫。

3.1.2. stringify 方法的生成

fast-json-stringify 會根據剛才定義的 scheme，拼接生成出實際的函數代碼字符串，然后使用 Function 構造函數在運行時動態生成對應的 stringify 函數。

在代碼生成上，首先它會注入預先定義好的各類工具方法，這一部分不同的 scheme 都是一樣的：

var code = `      'use strict'    `    code += `      ${$asString.toString()}      ${$asStringNullable.toString()}      ${$asStringSmall.toString()}      ${$asNumber.toString()}      ${$asNumberNullable.toString()}      ${$asIntegerNullable.toString()}      ${$asNull.toString()}      ${$asBoolean.toString()}      ${$asBooleanNullable.toString()}    `

其次，就會根據 scheme 定義的具體內容生成 stringify 函數的具體代碼。而生成的方式也比較簡單：通過遍歷 scheme。

遍歷 scheme 時，根據定義的類型，在對應代碼處插入相應的工具函數用于鍵值轉換。例如上面例子中name這個屬性：

var accessor = key.indexOf('[') === 0 ? sanitizeKey(key) : `['${sanitizeKey(key)}']`  switch (type) {      case 'null':          code += `              json += $asNull()          `          break      case 'string':          code += nullable ? `json += obj${accessor} === null ? null : $asString(obj${accessor})` : `json += $asString(obj${accessor})`          break      case 'integer':          code += nullable ? `json += obj${accessor} === null ? null : $asInteger(obj${accessor})` : `json += $asInteger(obj${accessor})`          break      ……

上面代碼中的code變量保存的就是***生成的函數體的代碼串。由于在 scheme 定義中，name為string類型，且不為空，所以會在code中添加如下一段代碼字符串：

"json += $asString(obj['name'])"

由于還需要處理數組、及聯對象等復雜情況，實際的代碼省略了很多。

然后，生成的完整的code字符串大致如下：

function $asString(str) {      // ……  }  function $asStringNullable(str) {      // ……  }  function $asStringSmall(str) {      // ……  }  function $asNumber(i) {      // ……  }  function $asNumberNullable(i) {      // ……  }  /* 以上是一系列通用的鍵值轉換方法 */  /* $main 就是 stringify 的主體函數 */  function $main(input) {      var obj = typeof input.toJSON === 'function'          ? input.toJSON()          : input      var json = '{'      var addComma = false      if (obj['name'] !== undefined) {          if (addComma) {              json += ','          }          addComma = true          json += '"name":'          json += $asString(obj['name'])      }      // …… 其他屬性(status、working)的拼接     json += '}'      return json  }  return $main

***，將code字符串傳入 Function 構造函數來創建相應的 stringify 函數。

// dependencies 主要用于處理包含 anyOf 與 if 語法的情況  dependenciesName.push(code)  return (Function.apply(null, dependenciesName).apply(null, dependencies))

3.2. slow-json-stringify

slow-json-stringify 雖然名字叫 "slow"，但其實是一個 "fast" 的 stringify 庫（命名很調皮）。

The slowest stringifier in the known universe. Just kidding, it's the fastest (:

它的實現比前面提到的 fast-json-stringify 更輕量級，思路也很巧妙。同時它在很多場景下效率會比 fast-json-stringify 更快。

3.2.1. scheme 的定義方式

slow-json-stringify 的 scheme 定義更自然與簡單，主要就是將鍵值替換為類型描述。還是上面這個對象的例子，scheme 會變為

{      name: 'string',      status: 'number',      working: 'boolean'  }

確實非常直觀。

3.2.2. stringify 方法的生成

不知道你注意到沒有

// scheme  {      name: 'string',      status: 'number',      working: 'boolean'  }  // 目標對象  {      name: 'alienzhou',      status: 6,      working: true  }

scheme 和原對象的結構是不是很像？

這種 scheme 的巧妙之處在于，這樣定義之后，我們可以先把 scheme JSON.stringify一下，然后“扣去”所有類型值，***等著我們的就是把實際的值直接填充到 scheme 對應的類型聲明處。

具體如何操作呢？

首先，可以直接對 scheme 調用JSON.stringify()來生成基礎模版，同時借用JSON.stringify()的第二個參數來作為遍歷方法收集屬性的訪問路徑：

let map = {};  const str = JSON.stringify(schema, (prop, value) => {      const isArray = Array.isArray(value);      if (typeof value !== 'object' || isArray) {          if (isArray) {              const current = value[0];              arrais.set(prop, current);          }          _validator(value);          map[prop] = _deepPath(schema, prop);          props += `"${prop}"|`;      }      return value;  });

此時，map 里收集所有屬性的訪問路徑。同時生成的props可以拼接為匹配相應類型字符還的正則表達式，例如我們這個例子里的正則表達式為/name|status|working"(string|number|boolean|undef)"|\\[(.*?)\\]/。

然后，根據正則表達式來順序匹配這些屬性，替換掉屬性類型的字符串，換成統一的占位字符串"__par__"，并基于"__par__"拆分字符串：

const queue = [];  const chunks = str      .replace(regex, (type) => {        switch (type) {          case '"string"':          case '"undefined"':            return '"__par__"';          case '"number"':          case '"boolean"':          case '["array-simple"]':          case '[null]':            return '__par__';          default:            const prop = type.match(/(?<=\").+?(?=\")/)[0];            queue.push(prop);            return type;        }      })      .split('__par__');

這樣你就會得到chunks和props兩個數組。chunks里包含了被分割的 JSON 字符串。以例子來說，兩個數組分別如下

// chunks  [      '{"name":"',      '","status":"',      '","working":"',      '"}'  ]  // props  [      'name',      'status',      'working'  ]

***，由于 map 中保存了屬性名與訪問路徑的映射，因此可以根據 prop 訪問到對象中某個屬性的值，循環遍歷數組，將其與對應的 chunks 拼接即可。

從代碼量和實現方式來看，這個方案會更輕便與巧妙，同時也不需要通過 Function、eval 等方式動態生成或執行函數。

“怎么提升JSON.stringify()的性能”的內容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業相關的知識可以關注億速云網站，小編將為大家輸出更多高質量的實用文章！