JSON文檔在Internet上無處不在，服務(wù)器花費(fèi)大量時(shí)間來解析這些文檔。我們希望在進(jìn)行完全驗(yàn)證（包括字符編碼）時(shí)盡可能使用常用的SIMD指令來加速JSON本身的解析。

表現(xiàn)結(jié)果

simdjson使用的指令比解析器RapidJSON少四分之三，比sajson少百分之五十。據(jù)我們所知，simdjson是一個(gè)在商用處理器上以每秒千兆字節(jié)運(yùn)行的完全驗(yàn)證的JSON解析器。

在Skylake處理器上，twitter.json文件上各種處理器的解析速度（以GB / s為單位）如下。

要求

我們通過Visual Studio 2017或更高版本支持Linux或macOS等平臺(tái)以及Windows；

帶有高級(jí)矢量擴(kuò)展指令集的處理器（即，2013年發(fā)布的Haswell微體系結(jié)構(gòu)的Intel處理器和2017年發(fā)布的Zen微體系結(jié)構(gòu)的AMD處理器）；

最近的C ++編譯器（例如，GNU GCC或LLVM CLANG或Visual Studio 2017），我們假設(shè)C ++ 17。GNU GCC 7或更高版本或LLVM的clang 6或更高版本。

License

此代碼在Apache License 2.0下提供。

在Windows下，我們使用 windows/dirent_portable.h 文件（在我們的庫代碼之外）構(gòu)建一些工具

代碼示例

#include "simdjson/jsonparser.h" 
 
/... 
 
const char * filename = ... // 
 
//使用您想要的任何方式獲取JSON文檔的字符串 
std::string_view p = get_corpus(filename); 
ParsedJson pj; 
pj.allocateCapacity(p.size());//分配內(nèi)存以解析p.size（）字節(jié) 
const int res = json_parse(p, pj); //進(jìn)行解析，成功時(shí)返回0  
//解析完成！ 
if（res！= 0）{ 
     //您可以使用“simdjson / simdjson.h”標(biāo)頭來訪問錯(cuò)誤消息  
   std::cout << "Error parsing:" << simdjson::errorMsg(res) << std::endl; 
} 
//你可以安全地刪除字符串內(nèi)容 
free((void*)p.data()); 
//可以在這里使用ParsedJson文檔 
// js可以與其他json_parse調(diào)用一起使用。 

如果您不介意為每個(gè)新的JSON文檔分配內(nèi)存開銷，也可以使用更簡單的API：

#include "simdjson/jsonparser.h" 
 
/ ... 
 
const char * filename = ... // 
std::string_view p = get_corpus(filename); 
ParsedJson pj = build_parsed_json(p);  //進(jìn)行解析 
//此時(shí)你不再需要p，可以執(zhí)行aligned_free（（void *）p.data（）） 
if( ! pj.isValid() ) { 
     //出錯(cuò)了  
} 

用法：簡單的版本

有關(guān)用法，請參閱“singleheader”存儲(chǔ)庫的文件“amalgamation_demo.cpp”。這不需要特定的構(gòu)建系統(tǒng)：只需在包含路徑中復(fù)制項(xiàng)目中的文件即可。然后，您可以非常簡單地包含它們：

#include <iostream> 
#include "simdjson.h" 
#include "simdjson.cpp" 
int main(int argc, char *argv[]) { 
  const char * filename = argv[1]; 
  std::string_view p = get_corpus(filename); 
  ParsedJson pj = build_parsed_json(p); // do the parsing 
  if( ! pj.isValid() ) { 
    std::cout << "not valid" << std::endl; 
  } else { 
    std::cout << "valid" << std::endl; 
  } 
  return EXIT_SUCCESS; 
} 

我們需高級(jí)矢量擴(kuò)展指令集指令的硬件支持。您必須確保指示編譯器根據(jù)需要使用這些說明。在GNU GCC或LLVM clang等編譯器下， -march=native 最近的Intel處理器（Haswell或更好）上使用的標(biāo)志就足夠了。為了便于二進(jìn)制文件的可移植性，您還可以直接指定Haswell處理器（ -march=haswell ）。

注意：在某些設(shè)置中，可能需要預(yù)編譯 simdjson.cpp 而不是包含它。

用法（在Linux或macOS等平臺(tái)上使用舊版Makefile）

要求：最近的clang或gcc，和make。我們建議至少使用GNU GCC / G ++ 7或LLVM clang 6.需要像Linux或macOS這樣的系統(tǒng)。

測試：

make 
make test 

要運(yùn)行基準(zhǔn)測試：

make parse 
./parse jsonexamples/twitter.json 

在Linux下，該 parse 命令提供了性能計(jì)數(shù)器的詳細(xì)分析。

運(yùn)行比較基準(zhǔn)測試（與其他解析器）：

make benchmark 

用法（在Linux或macOS等平臺(tái)上使用CMake）

要求：我們需要新版本的cmake。在macOS上，安裝cmake的最簡單方法可能是使用 brew然后鍵入

brew install cmake 

在Linux上 有一個(gè) 相同的Brew也可以以相同的方式工作 。

你需要一個(gè)像clang或gcc這樣的新編譯器。我們建議至少使用GNU GCC / G ++ 7或LLVM clang 6.例如，您可以使用brew安裝新的編譯器：

brew install gcc@8 

可選：您需要通過設(shè)置CC和CXX變量告訴cmake您希望使用哪個(gè)編譯器。bash下，你可以用諸如命令這樣做 export CC=gcc-7 和 export CXX=g++-7 。

構(gòu)建：在項(xiàng)目存儲(chǔ)庫中，執(zhí)行以下操作：

mkdir build 
cd build 
cmake .. 
make 
make test 

默認(rèn)情況下，它構(gòu)建一個(gè)共享庫（例如，Linux上的libsimdjson.so）。

您可以構(gòu)建一個(gè)靜態(tài)庫：

mkdir buildstatic 
cd buildstatic 
cmake -DSIMDJSON_BUILD_STATIC=ON .. 
make 
make test 

在某些情況下，您可能希望指定編譯器，尤其是在系統(tǒng)上的默認(rèn)編譯器太舊的情況下。您可以按以下步驟操作：

brew install gcc@8 
mkdir build 
cd build 
export CXX=g++-8 CC=gcc-8 
cmake .. 
make 
make test 

用法（使用Visual Studio在Windows上進(jìn)行CMake）

我們假設(shè)您有一臺(tái)普通的Windows PC，至少包含Visual Studio 2017和支持高級(jí)矢量擴(kuò)展指令集的x64處理器（2013 Intel Haswell或更高版本）。

從GitHub獲取simdjson代碼，例如，使用 GitHub Desktop 克隆它；

安裝 CMake 。安裝時(shí)，請確保 cmake 從命令行詢問是否可用。請選擇新版本的cmake；

在simdjson中創(chuàng)建一個(gè)子目錄，例如 VisualStudio；

使用shell，轉(zhuǎn)到這個(gè)新創(chuàng)建的目錄；

cmake -DCMAKE_GENERATOR_PLATFORM=x64 .. 在 VisualStudio 存儲(chǔ)庫中鍵入shell 。（或者，如果要構(gòu)建DLL，可以使用命令行 cmake -DCMAKE_GENERATOR_PLATFORM=x64 -DSIMDJSON_BUILD_STATIC=OFF .. ）

末尾一個(gè)命令在新創(chuàng)建的目錄中創(chuàng)建了一個(gè)Visual Studio解決方案文件（例如 simdjson.sln）。在Visual Studio中打開此文件。您現(xiàn)在應(yīng)該能夠構(gòu)建項(xiàng)目并運(yùn)行測試。例如，在 Solution Explorer 窗口（可從 View 菜單中獲得）中，右鍵單擊 ALL_BUILD 并選擇 Build 。要測試代碼，仍然在 Solution Explorer 窗口中，選擇 RUN_TESTS 并選擇 Build 。

用法（在Windows，Linux和MacOS上使用vcpkg）

Windows，Linux和MacOS上的 vcpkg 用戶可以 simdjson 使用他們喜歡的shell中的一個(gè)命令下載和安裝。

在Linux和MacOS上：

$ ./vcpkg install simdjson 

將構(gòu)建并安裝 simdjson 為靜態(tài)庫。

在Windows（64位）上：

.\vcpkg.exe install simdjson:x64-windows 

將構(gòu)建并安裝 simdjson 為共享庫。

.\vcpkg.exe install simdjson:x64-windows-static 

將構(gòu)建并安裝 simdjson 為靜態(tài)庫。

這些命令還將打印出有關(guān)如何使用MSBuild或基于CMake的項(xiàng)目庫的說明。

如果您發(fā)現(xiàn) simdjson 附帶的版本 vcpkg 已過期，請隨時(shí)通過提交 vcpkg 問題或創(chuàng)建PR 向社區(qū)報(bào)告。

工具

json2json mydoc.json 解析文檔，構(gòu)造模型，然后將結(jié)果轉(zhuǎn)儲(chǔ)回標(biāo)準(zhǔn)輸出

json2json -d mydoc.json 解析文檔，構(gòu)造模型，然后將模型（作為磁帶）轉(zhuǎn)儲(chǔ)到標(biāo)準(zhǔn)輸出。磁帶格式在隨附文件中描述 tape.md

minify mydoc.json`縮小JSON文檔，將結(jié)果輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出?？s小意味著刪除不需要的空格字符。

范圍

我們提供快速解析器。它根據(jù)各種規(guī)格完全驗(yàn)證輸入。解析器構(gòu)建一個(gè)有用的不可變（只讀）DOM（文檔 – 對象模型），以后可以訪問它。

為了簡化工程，我們做了一些假設(shè)：

我們支持UTF-8（以及ASCII），沒有別的（沒有拉丁語，沒有UTF-16）。我們不認(rèn)為這是一個(gè)真正的限制，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為沒有任何嚴(yán)重的應(yīng)用程序需要在沒有ASCII或UTF-8編碼的情況下處理JSON數(shù)據(jù)；

JSON文檔中的所有字符串最多可包含UTF-8（4GB）中的4294967295個(gè)字節(jié)。要強(qiáng)制執(zhí)行此約束，我們拒絕解析包含超過4294967295字節(jié)（4GB）的文檔。這應(yīng)該適應(yīng)大多數(shù)JSON文檔；

我們假設(shè)高級(jí)矢量擴(kuò)展指令集支持在AMD和英特爾生產(chǎn)的所有主流x86處理器中都可用。盡管可以完成，但不包括對非x86處理器的支持。我們計(jì)劃支持ARM處理器（請求幫助）；

如果發(fā)生故障，我們只會(huì)報(bào)告故障，而不會(huì)指出問題的性質(zhì)。（這可以在不影響性能的情況下輕松改進(jìn)）；

在規(guī)范允許的情況下，我們允許對象內(nèi)的重復(fù)鍵（像sajson這樣的其他解析器也這樣做）；

性能針對跨越至少幾十千字節(jié)到幾兆字節(jié)的JSON文檔進(jìn)行了優(yōu)化：必須解析許多小型JSON文檔或一個(gè)真正龐大的JSON文檔的性能問題是不同的。

我們的目標(biāo)不是提供通用的JSON庫。像RapidJSON這樣的庫提供的不僅僅是解析，它還可以幫助您生成JSON并提供各種其他方便的功能。我們只解析文檔。

特征

輸入字符串未修改，（像sajson和RapidJSON這樣的解析器使用輸入字符串作為緩沖區(qū)）。

我們將整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)解析為單獨(dú)的類型，這允許我們支持[-9223372036854775808,9223372036854775808]中的大型64位整數(shù)，如C / C ++ long long 。在區(qū)分整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的解析器中，并非所有解析器都支持64位整數(shù)。（例如，sajson拒絕整數(shù)大于或等于2147483648的JSON文件.FreeJSON將解析包含過長整數(shù)的文件，如18446744073709551616作為浮點(diǎn)數(shù)）當(dāng)我們無法將整數(shù)表示為帶符號(hào)的64位時(shí)值，我們拒絕JSON文檔。

在解析過程中進(jìn)行完整的UTF-8驗(yàn)證（像fastjson，gason和dropbox json11這樣的解析器不會(huì)進(jìn)行UTF-8驗(yàn)證）；完全驗(yàn)證了這些數(shù)字（像gason和ultranjson這樣的解析器將接受 [0e+] 為有效的JSON）；驗(yàn)證未轉(zhuǎn)義字符的字符串內(nèi)容（像fastjson和ultrajson這樣的解析器接受未轉(zhuǎn)義的換行符和字符串中的標(biāo)簽）。

Architecture

解析器分兩個(gè)階段工作：

階段1.（查找標(biāo)記）快速標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)元素，字符串等。我們在那個(gè)階段驗(yàn)證UTF-8編碼。

階段2.（結(jié)構(gòu)構(gòu)建）涉及構(gòu)建排序的“樹”（具體化為磁帶）以瀏覽數(shù)據(jù)。在此階段解析字符串和數(shù)字。

導(dǎo)航已解析的文檔

以下是將解析后的JSON轉(zhuǎn)儲(chǔ)回字符串的代碼示例：

ParsedJson::iterator pjh(pj); 
    if (!pjh.isOk()) { 
      std::cerr << " Could not iterate parsed result. " << std::endl; 
      return EXIT_FAILURE; 
    } 
    compute_dump(pj); 
    // 
    // where compute_dump is : 
 
void compute_dump(ParsedJson::iterator &pjh) { 
  if (pjh.is_object()) { 
    std::cout << "{"; 
    if (pjh.down()) { 
      pjh.print(std::cout); // must be a string 
      std::cout << ":"; 
      pjh.next(); 
      compute_dump(pjh); // let us recurse 
      while (pjh.next()) { 
        std::cout << ","; 
        pjh.print(std::cout); 
        std::cout << ":"; 
        pjh.next(); 
        compute_dump(pjh); // let us recurse 
      } 
      pjh.up(); 
    } 
    std::cout << "}"; 
  } else if (pjh.is_array()) { 
    std::cout << "["; 
    if (pjh.down()) { 
      compute_dump(pjh); // let us recurse 
      while (pjh.next()) { 
        std::cout << ","; 
        compute_dump(pjh); // let us recurse 
      } 
      pjh.up(); 
    } 
    std::cout << "]"; 
  } else { 
    pjh.print(std::cout); // just print the lone value 
  } 
} 

以下函數(shù)將查找所有user.id整數(shù)：

void simdjson_traverse(std::vector<int64_t> &answer, ParsedJson::iterator &i) { 
  switch (i.get_type()) { 
  case '{': 
    if (i.down()) { 
      do { 
        bool founduser = equals(i.get_string(), "user"); 
        i.next(); // move to value 
        if (i.is_object()) { 
          if (founduser && i.move_to_key("id")) { 
            if (i.is_integer()) { 
              answer.push_back(i.get_integer()); 
            } 
            i.up(); 
          } 
          simdjson_traverse(answer, i); 
        } else if (i.is_array()) { 
          simdjson_traverse(answer, i); 
        } 
      } while (i.next()); 
      i.up(); 
    } 
    break; 
  case '[': 
    if (i.down()) { 
      do { 
        if (i.is_object_or_array()) { 
          simdjson_traverse(answer, i); 
        } 
      } while (i.next()); 
      i.up(); 
    } 
    break; 
  case 'l': 
  case 'd': 
  case 'n': 
  case 't': 
  case 'f': 
  default: 
    break; 
  } 
} 

深入比較

如果您想了解各種解析器如何驗(yàn)證給定的JSON文件：

make allparserscheckfile 
./allparserscheckfile myfile.json 

對于性能比較：

make parsingcompetition 
./parsingcompetition myfile.json 

進(jìn)行更廣泛的比較：

make allparsingcompetition 
./allparsingcompetition myfile.json