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第 12 屆 iThome 鐵人賽
DAY 27
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自我挑戰組

從零開始的Flutter世界系列 第 27 篇

Day27 JSON and serialization

12th鐵人賽
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這幾天我們來介紹一些工具，在之後實作專案時會很常用到

我們的app 常常需要一些來自後臺的資料，像是與Web 伺服器進行通信來傳遞資訊，而這些數據傳輸方式基本都是用JSON，JSON是我們開發中最常使用的一種資料格式，官方文件

序列化 serialization

我們通常會將需要發送的數據序列化為JSON格式的字串流結構化資料進行傳輸，而反序列化則是將從獲得的JSON格式字串流結構化資料進行反序列化，重建我們所要的資料結構數據

JSON 序列化數據的方法

  1. 手動序列化數據

    規模較小的專案可以使用手動序列化

    使用Flutter 內建的dart:convert的庫，這個library 包含了一個簡單的JSON編碼器和解碼器

    例如：

    import 'dart:convert';

void main() {
  String jsonString = ''' {
    "name": "John Smith",
    "email": "john@example.com"
  } ''';

  manualDecode(jsonString);
}

void manualDecode(String jsonString) {
  Map<String, dynamic> user = jsonDecode(jsonString);

  print('Howdy, ${user['name']}!'); //印出 Howdy, John Smith!
  print('We sent the verification link to ${user['email']}.'); //印出 We sent the verification link to john@example.com.
}

    然而，jsonDecode()返回一個Map<String, dynamic>，也就是說直到執行時我們才知道值的類型，代表使用這個方法，我們就失去了大部分的靜態類型語言特性：類型安全，自動補全以及最重要的編譯時異常，例如，當我們要存取name欄位，但是名稱卻打錯了，此時編譯器在編譯時不會幫忙報錯

    解決方法：在Model 類別中序列化JSON

    通過事先定義與Json結構對應的Model類，然後在請求到數據後再動態根據數據創建出Model類的實例

    例如：

    建立一個與上述範例Json 對應的Model 類別，User：

    • 一個User.fromJson建構函數，用於從map 結構資料中構造出一個新的User實例
    • 一個toJson方法，將User實例轉化為一個map 結構化資料
    class User {
  final String name;
  final String email;

  User(this.name, this.email);

  User.fromJson(Map<String, dynamic> json)
      : name = json['name'],
        email = json['email'];

  Map<String, dynamic> toJson() =>
    {
      'name': name,
      'email': email,
    };
}

    通過這種方法可以擁有類型安全， name和email字段的自動補全字段以及編譯時異常（檢測），如果你發生了筆誤或者把String類型的字段看成了int類型，app在編譯時就不會通過，而不是在執行時拋出異常

    解碼序列化邏輯現在移動到了模型內部，通過此方法可以很容易地解碼/反序列化一個 user

    import 'dart:convert';

void main() {
  String jsonString = ''' {
    "name": "John Smith",
    "email": "john@example.com"
  } ''';

  Map userMap = json.decode(jsonString);
  var user = new User.fromJson(userMap);

  print('Howdy, ${user.name}!');
  print('We sent the verification link to ${user.email}.');
}

class User {
  final String name;
  final String email;

  User(this.name, this.email);

  User.fromJson(Map<String, dynamic> json)
      : name = json['name'],
        email = json['email'];

  Map<String, dynamic> toJson() => {
        'name': name,
        'email': email,
      };
}

    要編碼/序列化 user，將User實例傳到jsonEncode()函數中，你不需要調用toJson()方法，因為jsonEncode()已經幫你做了這件事

    String json = jsonEncode(user);

    通過這種方法，被調用的代碼根本不需要擔心序列化JSON數據的問題，然而，模型Model 類別仍然是必須的。在一個生產環境下的App，你可能希望確保序列化數據能正確奏效。所以User.fromJson()和 User.toJson()方法都需要單元測試以便驗證正確的行為

    然而，現實場景通常不是那麼簡單，有時候響應的JSON API 會更加複雜，例如它可能會包含一些相鄰的JSON 對象，而這些對象同樣需要使用它的model 類進行解析，此時我們就需要使用代碼來自動生成庫序列化JSON 數據

  2. 利用代碼自動生成序列化數據

    儘管有其它的library 可以使用，我們來介紹官方推薦的函式庫json_serializable，由於序列化數據不再需要手動編寫或者維護，你可以將序列化JSON 數據在運行時的異常風險降到最低

    添加依賴：

    ...
dependencies:
  flutter:
    sdk: flutter

  cupertino_icons: ^1.0.0 
  json_annotation: ^3.1.0 #當前版本

dev_dependencies:
  flutter_test:
    sdk: flutter

  build_runner: ^1.10.3 #當前版本
  json_serializable: ^3.5.0 #當前版本
...

    以 json_serializable 的方式創建model類

    user.dart：

    import 'package:json_annotation/json_annotation.dart';

/// This allows the `User` class to access private members in
/// the generated file. The value for this is *.g.dart, where
/// the star denotes the source file name.
part 'user.g.dart';

/// An annotation for the code generator to know that this class needs the
/// JSON serialization logic to be generated.
@JsonSerializable()

class User {
  User(this.name, this.email);

  String name;
  String email;

  /// A necessary factory constructor for creating a new User instance
  /// from a map. Pass the map to the generated `_$UserFromJson()` constructor.
  /// The constructor is named after the source class, in this case, User.
  factory User.fromJson(Map<String, dynamic> json) => _$UserFromJson(json);

  /// `toJson` is the convention for a class to declare support for serialization
  /// to JSON. The implementation simply calls the private, generated
  /// helper method `_$UserToJson`.
  Map<String, dynamic> toJson() => _$UserToJson(this);
}

    有了這些設置，程式碼生成器就會生成用於從JSON中編碼和解碼name和email這兩個欄位的程式碼

    如果需要，自定義命名策略也很容易。例如，如果我們正在使用的API返回帶有snake_case的對象，但我們想在我們的模型中使用lowerCamelCase，那麼我們可以使用@JsonKey標註：

    /// Tell json_serializable that "registration_date_millis" should be
/// mapped to this property.
@JsonKey(name: 'registration_date_millis')
final int registrationDateMillis;

    當你首次創建json_serializable類時，你會得到類似下圖的錯誤

    https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20201012/20118479ceymkCE0PW.png

    這些錯誤是完全正常的，這是因為Model類的生成代碼還不存在。為了解決這個問題，我們必須運行代碼生成器來為我們生成序列化模板。有兩種運行代碼生成器的方法：

    1. 一次性生成

      透過在專案的根目錄下執行flutter packages pub run build_runner build，這觸發了一次性構建，我們可以在需要時為我們的Model生成json序列化代碼，它通過我們的源文件，找出需要生成Model類的源文件（包含@JsonSerializable標註的）來生成對應的.g.dart文件。一個好的建議是將所有Model 類放在一個單獨的目錄下，然後在該目錄下執行命令

      雖然這非常方便，但如果我們不需要每次在Model類中進行更改時都要手動運行構建命令的話會更好

    2. 持續生成

      使用watcher可以使我們的源代碼生成的過程更加方便。它會監視我們項目中文件的變化，並在需要時自動構建必要的文件，我們可以通過flutter packages pub run build_runner watch在項目根目錄下運行來啟動watcher。只需啟動一次觀察器，然後它就會在後台運行，這是安全的

    使用json_serializable，在User類中你可以忘記所有手動序列化的JSON數據。源代碼生成器會創建一個名為user.g.dart的文件，它包含了所有必須的序列化數據邏輯。你不必再編寫自動化測試來確保序列化數據奏效。現在由庫來負責確保序列化數據能正確地奏效

為嵌套類(Nested Classes) 生成代碼

你可能在代碼中用了嵌套類，在你把類別作為參數傳遞給一些服務（比如Firebase）的時候，你可能會遇到Invalid argument錯誤

比如下面的這個Address類：

import 'package:json_annotation/json_annotation.dart';
part 'address.g.dart';

@JsonSerializable()
class Address {
  String street;
  String city;

  Address(this.street, this.city);

  factory Address.fromJson(Map<String, dynamic> json) => _$AddressFromJson(json);
  Map<String, dynamic> toJson() => _$AddressToJson(this);
}

一個Address類被嵌套在User類中使用：

import 'address.dart';
import 'package:json_annotation/json_annotation.dart';
part 'user.g.dart';

@JsonSerializable()
class User {
  String firstName;
  Address address;

  User(this.firstName, this.address);

  factory User.fromJson(Map<String, dynamic> json) => _$UserFromJson(json);
  Map<String, dynamic> toJson() => _$UserToJson(this);
}

在終端機中運行flutter pub run build_runner build創建* .g.dart文件，但私有函數如_ $ UserToJson（）會看起來像下面這樣

user.g.dart：

(
Map<String, dynamic> _$UserToJson(User instance) => <String, dynamic>{
  'firstName': instance.firstName,
  'address': instance.address,
};

看起來沒有什麼問題，但如果print User 實例時：

import 'package:json_tutorial/user.dart';

import 'address.dart';

void main() {
  Address address = Address("My st.", "New York");
  User user = User("John", address);
  print(user.toJson()); // 印出 {firstName: John, address: Instance of 'Address'}
  //不是我們要的結果：{name: John, address: {street: My st., city: New York}}
}

為了得到正常的輸出，你需要在類別聲明之前為@JsonSerializable方法加入explicitToJson: true參數

user.dart：

import 'address.dart';
import 'package:json_annotation/json_annotation.dart';
part 'user.g.dart';

@JsonSerializable(explicitToJson: true)
class User {
  String firstName;
  Address address;

  User(this.firstName, this.address);

  factory User.fromJson(Map<String, dynamic> json) => _$UserFromJson(json);
  Map<String, dynamic> toJson() => _$UserToJson(this);
}

main.dart：

import 'package:json_tutorial/user.dart';

import 'address.dart';

void main() {
  Address address = Address("My st.", "New York");
  User user = User("John", address);
  print(user.toJson()); // 印出 {firstName: John, address: {street: My st., city: New York}}
}

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