本文为您介绍如何通过Java UDF实现根据PATH路径获取JSON字符串。

JSON字符串获取UDF说明

UDFGetJsonObject(String jsonString, String pathString)：
  • 函数功能

    解析JSON的字符串json_string，返回path指定的内容。如果输入的JSON字符串无效，则返回NULL。$代表根节点，.取子节点，[]取数组下标。path只支持字母、数字、下划线。

  • 参数说明
    • jsonString：JSON字符串。
    • pathString：路径。

UDF使用示例

  • 资源上传

    在MaxCompute公共云运行时，由于沙箱等限制，需要把org.json包和UDF Jar包分别作为资源上传至MaxCompute，并且在DataWorks创建函数时同时引用两个资源。您可以在MVN手动下载org.json包。

  • 注册函数
    UDFGetJsonObject.java测试成功后，需要注册函数。本示例中，json4.jar是UDF打包后生成的Jar，而json-20180813.jar是org.json包。
  • 使用示例
    成功注册UDF后，执行命令。 
    select UDFGetJsonObject('{"grade":"一年级","persons":[{"age":"a1","name":"n1"},{"age":"a2","name":"n2"}]}', '$.persons[0].age') from dual;
    执行结果为a1。

UDF代码示例

package com.aliyun.odps.examples.udf; //package名称，可以根据您的情况定义。
import org.json.JSONArray; 
import org.json.JSONException; 
import org.json.JSONObject;

import java.util.ArrayList; 
import java.util.Iterator; 
import java.util.LinkedHashMap; 
import java.util.Map; 
import java.util.regex.Matcher; 
import java.util.regex.Pattern; 
//阿里云UDF。
import com.aliyun.odps.udf.UDF;  

public class UDFGetJsonObject extends UDF {
  //声明私有不可变Pattern正则表达式模式。
  private final Pattern patternKey = Pattern.compile("^([a-zA-Z0-9_\\-]+).*");   
  private final Pattern patternIndex = Pattern.compile("\\[([0-9]+|\\*)\\]"); 

  // 使用链接哈希映射的LRU表缓存。
  // 定义HashCache静态内部子类，继承LinkedHashMap。
  static class HashCache<K, V> extends LinkedHashMap<K, V> {  

    private static final int CACHE_SIZE = 16; 
    private static final int INIT_SIZE = 32;
    // 声明私有常量HashMap的LOAD_FACTOR装载因子。
    private static final float LOAD_FACTOR = 0.6f; 

    HashCache() {
      super(INIT_SIZE, LOAD_FACTOR);
    }

    private static final long serialVersionUID = 1; 

    // 重载LinkedHashMap方法，用于判断是否超过Cache大小并清理缓存。
    @Override   
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K, V> eldest) { 
      return size() > CACHE_SIZE;
    }

  }
  //使用HashCache构造方法创建Map类型缓存区域。
  static Map<String, Object> extractObjectCache = new HashCache<String, Object>();  
  static Map<String, String[]> pathExprCache = new HashCache<String, String[]>(); 
  static Map<String, ArrayList<String>> indexListCache = new HashCache<String, ArrayList<String>>(); 
  static Map<String, String> mKeyGroup1Cache = new HashCache<String, String>();
  static Map<String, Boolean> mKeyMatchesCache = new HashCache<String, Boolean>();

  String result = new String(); 

  public UDFGetJsonObject() {
  } 

  /**
   * Extract json object from a json string based on json path specified, and
   * return json string of the extracted json object. It will return null if the
   * input json string is invalid.
   * 
   * A limited version of JSONPath supported: $ : Root object . : Child operator
   * [] : Subscript operator for array * : Wildcard for []
   * 
   * Syntax not supported that's worth noticing: '' : Zero length string as key
   * .. : Recursive descent &amp;#064; : Current object/element () : Script
   * expression ?() : Filter (script) expression. [,] : Union operator
   * [start:end:step] : array slice operator
   * 
   * @param jsonString
   *          the json string.
   * @param pathString
   *          the json path expression.
   * @return json string or null when an error happens.
   */
  public String evaluate(String jsonString, String pathString) {    
    // 创建evaluate方法，与HIVE一样，MaxCompute的UDF通常使用evaluate方法，jsonString作为输入的JSON字符串，pathString作为输入的路径。  
    // 判断如果输入的JSON字符串路径为空则返回null。
    if (jsonString == null || jsonString.equals("") || pathString == null   
        || pathString.equals("")) {
      return null;
    }

    try {
      // Cache pathExpr
      // 获取string数组类型的输入路径。
      String[] pathExpr = pathExprCache.get(pathString);     
      if (pathExpr == null) {
        // 用“.”作为分隔，获取输入路径的string数组pathExpr，-1表示如果最后几位是分隔符也会继续切割。
        pathExpr = pathString.split("\\.", -1);  
        // 使用put方法将pathString、pathExpr缓存到pathExprCache。
        pathExprCache.put(pathString, pathExpr); 
      }
      // 如果path首位不为$，则返回null。
      if (!pathExpr[0].equalsIgnoreCase("$")) {  
        return null;
      }
      // Cache extractObject
      Object extractObject = extractObjectCache.get(jsonString); 
      if (extractObject == null) {
        extractObject = new JSONObject(jsonString); 
        // 使用put方法缓存JSON字符串内容。
        extractObjectCache.put(jsonString, extractObject);  
      }
      for (int i = 1; i < pathExpr.length; i++) {
        // 根据路径参数pathExpr使用extract方法取出JSON字符串。
        extractObject = extract(extractObject, pathExpr[i]);  
      }
      // 将获取的object类型的JSON字符串以string类型输出。
      return extractObject.toString();  
    } catch (Exception e) {
      // 发生异常时返回null。
      return null;  
    }
  }

  private Object extract(Object json, String path) throws JSONException { 
    // Cache patternkey.matcher(path).matches()
    Matcher mKey = null;  
    Boolean mKeyMatches = mKeyMatchesCache.get(path);  
    if (mKeyMatches == null) {
      // 如果缓存中不存在path。            
      mKey = patternKey.matcher(path); 
      // 如果路径可以匹配到JSON字符串，返回True，如果无法匹配，返回False。
      mKeyMatches = mKey.matches() ? Boolean.TRUE : Boolean.FALSE;  
      mKeyMatchesCache.put(path, mKeyMatches);
    }
    if (!mKeyMatches.booleanValue()) {
      return null; 
    }

    // Cache mkey.group(1)
    // 根据path获取对应的JSON。
    String mKeyGroup1 = mKeyGroup1Cache.get(path);   
    if (mKeyGroup1 == null) {  
      // 判断缓存中是否已存在JSON。      
      if (mKey == null) {
        mKey = patternKey.matcher(path);
      }
      mKeyGroup1 = mKey.group(1);
      // 根据path缓存对应的JSON。
      mKeyGroup1Cache.put(path, mKeyGroup1);   
    }
    // 获取JSON。
    json = extract_json_withkey(json, mKeyGroup1);  

    // Cache indexList
    // 根据获取对应的数组类型JSON。
    ArrayList<String> indexList = indexListCache.get(path);  
    if (indexList == null) { 
      // 判断缓存中是否已存在数组类型JSON。            
      Matcher mIndex = patternIndex.matcher(path);
      indexList = new ArrayList<String>();
      while (mIndex.find()) {
        indexList.add(mIndex.group(1));
      }
      indexListCache.put(path, indexList);
    }

    if (indexList.size() > 0) {
      // 根据path缓存对应数组类型的JSON。
      json = extract_json_withindex(json, indexList);    
    }

    return json;
  }
  // 创建数组类型JSON对象。
  ArrayList<Object> jsonList = new ArrayList<Object>();  
  // 创建获取数组类型JSON的方法。
  private Object extract_json_withindex(Object json, ArrayList<String> indexList)  
      throws JSONException {

    jsonList.clear();
    jsonList.add(json);
    Iterator<String> itr = indexList.iterator();
    while (itr.hasNext()) {
      String index = itr.next();
      ArrayList<Object> tmp_jsonList = new ArrayList<Object>();
      // 如果path路径中包含通配符，则获取所有通配符匹配的JSON。
      if (index.equalsIgnoreCase("*")) {                
        for (int i = 0; i < (jsonList).size(); i++) {
          try {
            JSONArray array = (JSONArray) (jsonList).get(i);
            for (int j = 0; j < array.length(); j++) {
              tmp_jsonList.add(array.get(j));
            }
          } catch (Exception e) {
            continue;
          }
        }
        jsonList = tmp_jsonList;
      } else { 
        // 如果不存在通配符，则遍历JSON。                             
        for (int i = 0; i < (jsonList).size(); i++) {
          try {
            tmp_jsonList.add(((JSONArray) (jsonList).get(i)).get(Integer
                .parseInt(index)));
          } catch (ClassCastException e) {
            continue;
          } catch (JSONException e) {
            return null;
          }
          jsonList = tmp_jsonList;
        }
      }
    }
    return (jsonList.size() > 1) ? new JSONArray(jsonList) : jsonList.get(0);
  }
  // 创建获取普通JSON的方法。
  private Object extract_json_withkey(Object json, String path)   
      throws JSONException {
    if (json.getClass() == org.json.JSONArray.class) {
      JSONArray jsonArray = new JSONArray();
      for (int i = 0; i < ((JSONArray) json).length(); i++) {
        Object josn_elem = ((JSONArray) json).get(i);
        try {
          Object json_obj = ((JSONObject) josn_elem).get(path);
          if (json_obj.getClass() == org.json.JSONArray.class) {
            for (int j = 0; j < ((JSONArray) json_obj).length(); j++) {
              jsonArray.put(((JSONArray) json_obj).get(j));
            }
          } else {
            jsonArray.put(json_obj);
          }
        } catch (Exception e) {
          continue;
        }
      }
      return (jsonArray.length() == 0) ? null : jsonArray;
    } else {
      return ((JSONObject) json).get(path);
    }
  }
}