jsoncpp与rapidjson易用性与性能评测

jsoncpp与rapidjson易用性与性能评测

1. 概述

jsoncpp和rapidjson是两款常用C++11编写的第三方开源JSON序列化与反序列化库, 两者都基于MIT协议发布，对商用较友好，以下从使用上和性能上对两者做出评价，方便不同应用场景选择。

2. 易用性

2.1 jsoncpp

• 头文件源文件并存: 一般根据平台编译成动态库引入项目;
• 中间对象JSON value:构造较容易，使用较方便。

2.2 rapidjson

• 纯头文件: rapidjson只包含头文件，不包含源文件，非常方便集成到项目中；
• 中间对象JSON value: 构造较复杂, 涉及到内存分配器;
• 自包含：rapidjson完全是一个独立的项目，不依赖与第三个库，比如不依赖BOOST，甚至可以不依赖STL;
• 速度快：性能类似于strlen()。

在使用上jsoncpp更胜一筹，性能上rapidjson更好(见3.性能):
jsoncpp中，根节点和子节点都是用Json::Value, 且很方便使用[]操作符操作子节点，节点不存在则新建，存在则引用，而rapidjson只能在节点存在的情况下才能使用[], 否则断言失败，简单举例如下：
序列化_serialize

// jsoncpp
Json::Value root;

Json::Value value;
value["string"] = "hello world";
root.append(std::move(value));

Json::FastWriter writer;
std::string json = writer.write(root);

//rapidjson
rapidjson::Document doc;
Document::AllocatorType &alloc = doc.GetAllocator();

doc.SetArray(); //必须，否则断言错误
rapidjson::Value value(kObjectType); //或者value.SetObject();
value.AddMember("string", "hello world", alloc); //不能使用value["string"],会断言失败
doc.PushBack(value, alloc);

rapidjson::StringBuffer buffer; //对buffer内存的释放只能析构，使用clear方法只能改变size，不能改变capacity, 类似于std::vector
rapidjson::Writer<rapidjson::StringBuffer> writer(buffer);
doc.Accept(writer);
std::string json = buffer.GetString();

//json 输出
[
    {
        "string": "hello world"
    }
]

特别地，rapidjson::Document为文档对象，即根节点，rapidjson::Value为一般节点，归属于根节点；虽然rapidjson::Document继承自rapidjson::Value，但存在两个不同的节点表示和使用方式，并且全文涉及内存分配器，使用难度稍大一点，一不小心容易内存泄漏，千万记住doc一定要释放, 否则由doc的分配器分配出来的内存是不会自动释放的，如果应用一直服用一个doc，则top会清晰地观察到内存不断增长, 如果不关心中间对象，rapidjson提供了另一种直接的方式进行序列化，直接序列化，不经过JSON value, 如下：

//rapidjson
rapidjson::StringBuffer buffer;
rapidjson::Writer<rapidjson::StringBuffer> writer(buffer);
writer.StartArray(); //"["
writer.StartObject();// "{"
writer.key("string");// "string":
writer.String("hello world"); //"hello world"
writer.EndObject(); //"}"
writer.EndArray(); //"]"

std::string json = buffer.GetString();

反序列化_deserialize

//json 输入
[
    {
        "string": "hello world"
    }
]

//jsoncpp
std::string str;
Json::Value root;
Reader reader(Json::Features::strictMode());
if (reader.parse(str, root)) {
    //解析成功
    if (root.isArray() && !root.empty()) {
        auto size = root.size();
        for (uint32_t i = 0; i < size; i++)
        {
            if (root[i].isObject && root[i].isMember("string")) {
                str = root[i]["string"].isString() ? root[i]["string"].asString() : "";
            }
        }
    }
}

//rapidjson
std::string str;
rapidjosn::Document doc;
if (!doc.Parse(data, size).HasParseError()) {
   //解析成功
    if (doc.IsArray()) {
        auto arr = root.GetArray();
        for (auto &val : arr)
        {
            if (val.IsObject()) {
                auto it = val.FindMember("string");
                if (it != val.MemberEnd()) {
                    if (it->value.IsString()) { //等价于val["string"]
                        str = std::string(it->value.GetString(), it->value.GetStringLength);
                    }
                }
            } 
        }
    }
}

#if 0 //原位解析-更快
rapidjson::InsituStringStream iss(const_cast<char *>(json.c_str());
if (!doc.ParseStream<rapidjson::kParseDefaultFlags | rapidjson::kParseStopWhenDoneFlag | rapidjson::kParseInsituFlag>(iss).HasParseError()) {
    //解析成功
}
#endif

以上，jsoncpp和rapidjson反序列化流程基本一致，操作也很接近，但是rapidjson解析速度更快，辅以原位解析(in situ parsing), 性能可以做到极致。

3. 性能

测试版本：

• rapidjson: 1.1.0
• jsoncpp: 1.8.0
• test.json
  [{“map_key”:1,“id”:1,“desc”:“配置方案1”,“cycle”:100,“offset”:0,“coordPhase”:1,“timing”:[{“phase”:1,“time”:10,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:2,“time”:10,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:3,“time”:10,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:4,“time”:10,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:5,“time”:15,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:6,“time”:15,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:7,“time”:15,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:8,“time”:15,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:9,“time”:12,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:10,“time”:13,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:11,“time”:12,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:12,“time”:13,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:13,“time”:12,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:14,“time”:13,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:15,“time”:12,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:16,“time”:13,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:17,“time”:12,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:18,“time”:13,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:19,“time”:12,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:20,“time”:13,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:21,“time”:12,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:22,“time”:13,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:23,“time”:12,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:24,“time”:13,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:25,“time”:12,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:26,“time”:13,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:27,“time”:12,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:28,“time”:13,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:29,“time”:12,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:30,“time”:9,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:31,“time”:10,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:32,“time”:19,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:33,“time”:6,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:34,“time”:94,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:35,“time”:50,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:36,“time”:50,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:37,“time”:50,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:38,“time”:50,“status”:0,“barrier”:1},{“phase”:39,“time”:100,“status”:0,“barrier”:1}],“turn”:[[1,2,3,4,5,6,7,8],[9,10,11,12,13,14,15,16],[17,18,19,20,21,22,23,24],[25,26,27,28,29,30,31,32],[33,34],[35,36],[37,38],[39]]},…+64(重复64次) 126KB

测试主机arm-linux, 单核, 128M, 400MHZ, at91sam9x25(arm926)平台

arm-at91-linux-gnueabi-g++ -std=c++11 -Wall

arm-at91-linux-gnueabi-g++ -std=c++11 -Wall -O3

T: 结构体
JSON: 字符串
Value: json对象

4.总结

• 优先考虑使用性，选择jsoncpp;
• 优先考虑性能，速度，选择rapidjson;
• 均使用-O3优化。