基于GSON和Gzip的交互接口的應(yīng)用研究

彭子真++萬勵(lì)

摘 要：在WebService網(wǎng)絡(luò)服務(wù)當(dāng)中，相對于傳統(tǒng)的XML，JSON體積更小，解析起來更方便，因此JSON在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中優(yōu)勢更為明顯。文章結(jié)合JSON以及HTTP協(xié)議的特性，利用GSON工具和Gzip算法原理，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了在JavaEE平臺上與And

roid以及iOS等移動(dòng)端進(jìn)行交互的一種接口。

關(guān)鍵詞：WebService技術(shù)；JSON數(shù)據(jù)；GSON工具；Gzip算法；網(wǎng)絡(luò)接口

1 概述

伴隨“互聯(lián)網(wǎng)+”理念上升至國家戰(zhàn)略層面，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正以難以想象的速度迅猛速度發(fā)展。移動(dòng)終端作為互聯(lián)網(wǎng)最重要的載體，其發(fā)展對各行各業(yè)都有著深遠(yuǎn)的影響。根據(jù)QuestMobile發(fā)布的《2015年中國移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)研究報(bào)告》顯示，國內(nèi)移動(dòng)智能設(shè)備的活躍數(shù)量將近9億，其中蘋果設(shè)備占比三成[1]。因此設(shè)計(jì)一種使用安全、簡單可用于移動(dòng)互聯(lián)的接口就具有非常大的意義了。

SOA是一種以松耦合方式實(shí)現(xiàn)處理異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的面向服務(wù)的方法。WebService則是該方法的一種實(shí)現(xiàn)規(guī)范，WebService主要由解決對象互訪問的SOAP協(xié)議、描述具體業(yè)務(wù)服務(wù)的WSDL文件和負(fù)責(zé)注冊服務(wù)的UDDI注冊中心三個(gè)模塊組成[2]。WebService以XML（可拓展標(biāo)記語言）作為數(shù)據(jù)交互的格式，XML數(shù)據(jù)主要以O(shè)pen和Closing標(biāo)記組成，具備較高的可讀性，但是在解釋速度和傳輸速率上面效果較差，并不是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)使用場景的最佳方案[3]。REST是一種適合于客戶端與服務(wù)器端交互的一種架構(gòu)風(fēng)格，該風(fēng)格更簡單、更有層次，也更容易實(shí)現(xiàn)緩存等機(jī)制，而REST最簡單的實(shí)現(xiàn)技術(shù)則是JSON（Java Script Object Notation）技術(shù)。

2 JSON與GSON

2.1 JSON概述

JSON是一種以大括號、中括號等符號表達(dá)的輕量級（Lightweight，具有平臺移植性）交換格式。JSON使用“名稱/值”的方式組織數(shù)據(jù)，在占用體積極低的情況之下，仍然能以便捷的方式反向分析出數(shù)據(jù)源，同時(shí)以有序列表的方式直接表達(dá)對象列表，極大兼容了面向?qū)ο缶幊谭绞健?/p>

2.2 GSON工具

JSON屬于Javascript的一個(gè)子集，早期多用于Web服務(wù)。隨著JSON的快速發(fā)展和普及，很多平臺均對該數(shù)據(jù)格式進(jìn)行了支持。GSON（又稱Google GSON）是Google公司發(fā)布的一個(gè)開放源代碼的Java庫，主要用途是將Java對象序列化為JSON字符串，或反序列化JSON字符串成Java對象。該工具的應(yīng)用，不僅容易生成小體積的JSON數(shù)據(jù)，更從整體上簡化了JSON數(shù)據(jù)開發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)，降低了技術(shù)難度。

3 交互接口的設(shè)計(jì)

3.1 功能需求概述

本文以筆者近期參與的“周末玩乜 出游助理”項(xiàng)目的建設(shè)為例。該項(xiàng)目是以短期周末鄉(xiāng)村游為切入點(diǎn)，結(jié)合兩廣區(qū)域旅游特色而開發(fā)的平臺，以解決當(dāng)前旅游App市場上鄉(xiāng)村游資源豐富而相關(guān)數(shù)據(jù)卻匱乏的問題。該平臺主要包括景點(diǎn)管理、產(chǎn)品管理、消費(fèi)體系、結(jié)伴游、攻略、出游助理等功能模塊。

3.2 移動(dòng)終端與服務(wù)器交互接口體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

考慮到旅游平臺不僅需要有面向管理員以及商家的Web管理平臺，還需要有適合用戶戶外使用的Android端或iOS端，可能后續(xù)還會(huì)拓展到其他終端。因此，平臺必須要設(shè)計(jì)出符合以下約束的交互接口：

（1）接口訪問敏感數(shù)據(jù)需要進(jìn)行嚴(yán)格完整的身份認(rèn)證，且達(dá)到業(yè)務(wù)發(fā)展之后對高可拓展性的要求。

（2）需要考慮無線環(huán)境下流量損耗的問題。

（3）為了功能同步，Android端以及iOS使用同一套接口。

（4）考慮到團(tuán)隊(duì)技術(shù)能力以及系統(tǒng)穩(wěn)健性，要求技術(shù)簡單可行。

綜合以上四個(gè)條件，本文擬使用HTTP協(xié)議以及JSON數(shù)據(jù)進(jìn)行REST風(fēng)格接口的設(shè)計(jì)，同時(shí)使用GSON工具包對JSON進(jìn)行轉(zhuǎn)換。整個(gè)過程為：通過HTTP協(xié)議中的request包裝POST數(shù)據(jù)傳輸命令，以response返回JSON數(shù)據(jù)包的方式最終完成交互，其中，使用GSON工具包在服務(wù)器生成JSON，以及在客戶端解析JSON；Gzip主要用于服務(wù)器傳輸前的數(shù)據(jù)壓縮以及客戶端接收之后的數(shù)據(jù)解壓。具體體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

服務(wù)器原有架構(gòu)設(shè)計(jì)在RUP4+1架構(gòu)體系的基礎(chǔ)上結(jié)合分層以及MVC模式，設(shè)計(jì)出了自上而下的包括視圖層、控制層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)持久層在內(nèi)的4層結(jié)構(gòu)。而移動(dòng)端無論是Android或者iOS，均把網(wǎng)絡(luò)傳輸以及JSON數(shù)據(jù)的解釋等功能抽取成了組件。在此基礎(chǔ)上，總體設(shè)計(jì)可以結(jié)合以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)，最終完成圖1所示的移動(dòng)終端與服務(wù)器交互接口的體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：

（1）服務(wù)器端過濾器安全認(rèn)證設(shè)計(jì)。如果直接在POST的數(shù)據(jù)當(dāng)中封裝令牌，將會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與安全驗(yàn)證的高度耦合，同時(shí)增加了程序的復(fù)雜度和可理解度。因此在每次傳輸之前，把安全認(rèn)證信息封裝到POST方式的Header數(shù)據(jù)當(dāng)中，服務(wù)器則在進(jìn)入具體控制器之前使用整體的過濾器完成整個(gè)系統(tǒng)的權(quán)限認(rèn)證。

（2）服務(wù)器端控制層的設(shè)計(jì)。在不改變Web版控制層代碼的情況下，創(chuàng)建新的安裝包c(diǎn)om.gxuwz.TravelToolWeb.action.ap，并在當(dāng)中增加與移動(dòng)端交互的Action。通過調(diào)用GSON組件快速把在調(diào)用業(yè)務(wù)層時(shí)得到的對象等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為JSON的數(shù)據(jù)包，隨后直接使用這些數(shù)據(jù)包，并且使用Gzip壓縮之后返回給客戶端。

（3）移動(dòng)端接口設(shè)計(jì)。由于Android或iOS把網(wǎng)絡(luò)連接模塊抽取成了網(wǎng)絡(luò)組件，把GSON工具包抽取成了JSON對象轉(zhuǎn)換組件，所以在發(fā)送階段可使用網(wǎng)絡(luò)組件直接把Header數(shù)據(jù)封裝到POST并進(jìn)行傳輸。在接收處理階段，先使用Gzip組件解壓縮得到JSON數(shù)據(jù)包，接著使用轉(zhuǎn)換組件把JSON數(shù)據(jù)表直接轉(zhuǎn)換為本地對象的數(shù)據(jù)包，最后移動(dòng)端則像使用本地對象一樣使用該轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。

4 交互接口的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)前包括Android和iOS等在內(nèi)的移動(dòng)端均支持HTTP協(xié)議，移動(dòng)端與服務(wù)器端的交互方式主要利用HTTP協(xié)議當(dāng)中POST方式傳輸為主。本文使用GSON生成的用于傳輸?shù)腏SON數(shù)據(jù)的格式，利用POST方式的Header數(shù)據(jù)頭隱藏解決安全問題的密鑰，并使用Gzip算法對JSON數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，最終完成整個(gè)接口的實(shí)現(xiàn)。整體上實(shí)現(xiàn)步驟以及調(diào)用邏輯如圖2序列圖所示。

4.1 利用GSON生成和解析JSON數(shù)據(jù)包

GSON對JSON做了最大的支持，在對外的接口當(dāng)中，主要以to

Json方法生成JSON數(shù)據(jù)包，使用fromJson把JSON數(shù)據(jù)包映射為內(nèi)部的對象或者對象列表。

其中，在服務(wù)器端控制器Action調(diào)用業(yè)務(wù)得到數(shù)據(jù)之后，直接使用toJson方法把內(nèi)部數(shù)據(jù)直接生成JSON數(shù)據(jù)格式。

同理，Android等移動(dòng)客戶端只需要引入GSON組件并調(diào)用fromJson即可反向把JSON數(shù)據(jù)生成內(nèi)部對象或者列表。

4.2 設(shè)計(jì)安全的數(shù)據(jù)請求機(jī)制

利用POST的傳輸方式，實(shí)現(xiàn)接口的安全機(jī)制。在移動(dòng)端當(dāng)中，把安全訪問密鑰、版本號以及訪問端的平臺等校驗(yàn)數(shù)據(jù)封裝在POST的Header數(shù)據(jù)當(dāng)中。

在JavaEE平臺當(dāng)中，F(xiàn)ilter是一種對web資源進(jìn)行管理的技術(shù)，其核心的機(jī)制是在進(jìn)入Servlet等控制器之前優(yōu)先執(zhí)行，可以實(shí)現(xiàn)URL級別的權(quán)限訪問控制、過濾敏感詞匯、壓縮響應(yīng)信息等一些高級功能。Filter包含了內(nèi)置對象request以及response，因此可以非常方便地在request中獲取Header數(shù)據(jù)，根據(jù)校驗(yàn)結(jié)果在response中控制跳轉(zhuǎn)到指定的資源，以實(shí)現(xiàn)權(quán)限認(rèn)證的操作。

4.3 使用Gzip壓縮算法對JSON數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化

對于XML傳輸格式而言，JSON的數(shù)據(jù)量已經(jīng)非常小，但是對于字符較多的數(shù)據(jù)列表的傳輸而言，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量還是較大的。故可以使用Gzip算法對JSON進(jìn)行壓縮。在包括JavaEE以及Android在內(nèi)的Java平臺當(dāng)中，均已提供了用Gzip算法壓縮JSON的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式。例如直接在服務(wù)器控制端生成JSON之后，傳輸之前，調(diào)用Java的GZIPOutputStream類用于壓縮JSON數(shù)據(jù)包。而在Android移動(dòng)端，接收到數(shù)據(jù)之后，解析JSON之前，直接GZIPInputStream類解壓縮即可得到JSON字符。

5 實(shí)現(xiàn)效果分析

在目標(biāo)系統(tǒng)“周末玩乜 出游助理”的使用場景當(dāng)中，以最有代表性的三種應(yīng)用場景為例，說明優(yōu)化的效率。這三種應(yīng)用場景分別為：獲取景點(diǎn)列表、獲取單個(gè)景點(diǎn)對象和獲取操作狀態(tài)的單個(gè)值?，F(xiàn)分別對這三種返回類型從XML、JSON以及使用Gzip壓縮之后的JSON（下稱壓縮JSON）的格式進(jìn)行數(shù)據(jù)包測試，測試結(jié)果如表1所示：

由表1的數(shù)據(jù)得到圖3分析圖。景點(diǎn)列表元素不多，但是內(nèi)部包含比較長的景點(diǎn)介紹的文本；景點(diǎn)對象元素較多但單個(gè)元素?cái)?shù)據(jù)量較??；操作狀態(tài)僅僅是單個(gè)字符。由此可知，在單個(gè)狀態(tài)字符的情況下，JSON格式的優(yōu)勢并不明顯；在列表對象這種字符元素較少、單個(gè)元素字符非常大的情況下有一定優(yōu)勢；而對于常規(guī)的元素較多而單個(gè)值字符較少的情況，壓縮JSON則是最好的選擇。

6 結(jié)束語

本文以項(xiàng)目“周末玩乜 出游助理”的實(shí)際需求為背景，提出了基于GSON技術(shù)和Gzip技術(shù)實(shí)現(xiàn)的移動(dòng)端與服務(wù)器交互接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。首先由于GSON以及OKHttp等組件的使用，降低了開發(fā)難度，也降低了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的損耗；其次把認(rèn)證信息封裝到POST協(xié)議的Header的方式，以一種非常簡單的手法解決了JSON的安全問題；最后使用Gzip算法對JSON數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮講交互接口的傳輸效率調(diào)節(jié)到了最佳狀態(tài)。整體上來說，該接口的實(shí)現(xiàn)不僅解決了iOS和Android等移動(dòng)端與服務(wù)器互通信息和共享資源難的問題，也達(dá)到了低耦合、低成本、可拓展性強(qiáng)、高效和高安全性的要求。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：彭子真（1987-），女，漢族，廣西浦北，在讀工程碩士，研究方向：軟件工程。

萬勵(lì)（1972-），女，漢族，廣西平南，碩士，副教授，研究方向：軟件工程、圖象處理。