劉 立，趙建軍，張錦鵬，余 進(jìn)

(昆明理工大學(xué) 理學(xué)院，云南 昆明 650500)

0 引言

智慧城市是以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、無線寬帶網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)組合為基礎(chǔ)，以智慧技術(shù)高度集成、智慧產(chǎn)業(yè)高端化發(fā)展、智慧服務(wù)高效便民為主要特征的城市發(fā)展新模式。智慧城市核心是運(yùn)用信息和通信技術(shù)手段感測(cè)、分析、整合城市運(yùn)行核心系統(tǒng)的各項(xiàng)關(guān)鍵信息[1]。

感知層是智慧城市體系對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行感知、識(shí)別和信息采集的基礎(chǔ)性物理網(wǎng)絡(luò)，海量的數(shù)據(jù)在感知層產(chǎn)生[2]。由于智慧城市的飛速發(fā)展，基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用愈加豐富，客戶端和服務(wù)器端數(shù)據(jù)交換方式也越來越多[3]。在相關(guān)AJAX[4](Asynchronous Java Script and XML)應(yīng)用中，XML和JSON是主要數(shù)據(jù)交換格式。為了更好實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，選擇合適的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式對(duì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、保障應(yīng)用程序性能至關(guān)重要[5]。JSON具有規(guī)則簡單、便于學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，且配有多種語言開發(fā)包，在項(xiàng)目中易于使用。無論是使用JavaScript還是其它編程語言，操作JSON的代碼量都相對(duì)較少。由于占用空間小、處理速度快，使JSON在AJAX應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)明顯，在Web服務(wù)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面有很大的發(fā)展空間。XML更常見于企業(yè)應(yīng)用。嚴(yán)格的規(guī)范與眾多周邊技術(shù)使XML 應(yīng)用范圍易于擴(kuò)展，同時(shí)大量商業(yè)化應(yīng)用程序支持XML，使非IT人員可以較為容易地編寫、閱讀XML。有些傳感器獲取的文件是以JSON格式存儲(chǔ)于服務(wù)器，為了將傳感器獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)可視化，需要將JSON格式文件實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)換為XML格式文件，以便Web端解析調(diào)用，最終實(shí)現(xiàn)在前端頁面實(shí)時(shí)展示。本設(shè)計(jì)通過實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)JSON轉(zhuǎn)XML并自定義轉(zhuǎn)換JSON文件內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)感知層獲取數(shù)據(jù)的有效利用。

1 JSON與XML

1.1 JSON

JSON[6](JavaScript Object Notation)是一種輕量級(jí)數(shù)據(jù)交換格式，可在多種語言之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，易于讀寫和機(jī)器解析、生成。 作為基于JavaScript Programming Language(Standard ECM A - 262 3rd Edition - December 1999)的一個(gè)子集，JSON采用完全獨(dú)立于語言的文本格式，但因具有類似于C語言家族的特點(diǎn)(C、C++、C#、JAVA、JavaScript、Perl、Python等)，使JSON成為理想的數(shù)據(jù)交換語言[7]。

JSON規(guī)則簡單，使用壓縮格式，占用帶寬小，多用于服務(wù)器中，JSON字符串由帶雙引號(hào)的Unicode字符集合組成，字符數(shù)量不受限制，單個(gè)字符也是一個(gè)字符串，其中JSON對(duì)象是一個(gè)無序的“名稱/值”集合，每個(gè)“名稱/值”之間使用逗號(hào)“,”分隔。每個(gè)名稱使用雙引號(hào)“”””括起來，“名稱”后跟著一個(gè)冒號(hào)“:”，冒號(hào)后是值[8-10]。本設(shè)計(jì)中用于轉(zhuǎn)換的JSON文本數(shù)據(jù)如下所示：

{"eventId":"1","tid":" C0900000000B6 9D8EA010000000059C5","epc":"04FFC0900000000B 123254321111111155555555555500000000000000000000","firstSeenTime":"1494852436826","lastSeenTime":"1494852437122","seenCount":"28","readerId":"3000000041","antennaNo":"1","monitorId":"HQSJ2LINE","roadNo":"81896","laneNo":"S1E"}。

1.2 XML

可擴(kuò)展標(biāo)識(shí)語言[11](Extensible Markup Language, XML)源自標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言SGML，1995年發(fā)展出雛形，并向W3C提案，于1998年2月發(fā)布為W3C標(biāo)準(zhǔn)(XML1.0)。XML是Internet環(huán)境中依賴內(nèi)容的跨平臺(tái)技術(shù)，能高效處理現(xiàn)今的結(jié)構(gòu)化文檔信息[12-13]。作為一種允許用戶對(duì)標(biāo)記語言進(jìn)行定義的源語言，XML既可以用于標(biāo)記數(shù)據(jù)也可定義數(shù)據(jù)類型，目前已在電子商務(wù)、無線通信、數(shù)字圖書館、多媒體數(shù)據(jù)庫和資料庫等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[14]。XML使用元素和屬性描述數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)傳送過程中，XML 始終保留了諸如父/子關(guān)系等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。多個(gè)應(yīng)用程序可以共享和解析同一個(gè)XML文件，不必使用傳統(tǒng)字符串解析或拆解。相反，普通文件不描述每個(gè)數(shù)據(jù)段(除頭文件中外)，也不保留數(shù)據(jù)關(guān)系結(jié)構(gòu)。使用XML進(jìn)行數(shù)據(jù)交換可以使應(yīng)用程序更有彈性，因?yàn)榭梢杂梦恢?與普通文件一樣) 或元素名(從數(shù)據(jù)庫)存取XML數(shù)據(jù)。Web服務(wù)讓使用不同操作系統(tǒng)和不同編程語言的人們能夠互相交流和分享數(shù)據(jù)，其前提是各Web服務(wù)器使用XML文件在各系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)。

XML不提供數(shù)據(jù)的顯示方法，只用節(jié)點(diǎn)和屬性描述數(shù)據(jù)，因此XML提供了一個(gè)標(biāo)記獨(dú)立于平臺(tái)和語言內(nèi)容的有效方法[15]。使用XSLT[16]語言能輕易地將XML文件轉(zhuǎn)換成各種格式文件，XML能夠運(yùn)行于不同系統(tǒng)平臺(tái)之間和轉(zhuǎn)換成不同格式目標(biāo)文件的能力使其成為內(nèi)容管理應(yīng)用系統(tǒng)中的重要格式，其中XML文件中每個(gè)文檔必須有開始和結(jié)束標(biāo)簽。JSON文件轉(zhuǎn)換為XML文件的顯示形式如下所示：

04FFC0900000000B

123254321111111155555555555500000000000000000000

C0900000000B69D8EA

010000000059C5

1.3 JSON與XML分析

JSON和XML都是開放式數(shù)據(jù)交換，二者既有可通用的方面，也有不同之處。相對(duì)于JSON而言，XML屬于重量級(jí)數(shù)據(jù)格式[17]。二者都具有與編程語言無關(guān)性的特點(diǎn)，目前常用于異構(gòu)應(yīng)用程序之間數(shù)據(jù)傳遞。具體相關(guān)特性比較如表1所示[18]。

表1 JSON與XML特性比較

針對(duì)JSON和XML的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)不同情況采用對(duì)應(yīng)的文件格式描述數(shù)據(jù)。智慧城市中感知層獲取的數(shù)據(jù)可以利用占用內(nèi)存小的JSON文件保存，而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化需要利用XML文件進(jìn)行解析，由于XML利用標(biāo)記語言的特性實(shí)現(xiàn)了良好的延展性，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、擴(kuò)展以及高級(jí)檢索方面具備JSON無法比擬的優(yōu)勢(shì)[19]。因此，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)展現(xiàn)傳感器獲取數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地將JSON文件轉(zhuǎn)換為XML文件，以便Web前端解析，從而實(shí)現(xiàn)在前端頁面顯示。

2 JSON與XML動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)

為實(shí)現(xiàn)模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)各部分保持相對(duì)獨(dú)立，最大程度降低耦合，提高系統(tǒng)擴(kuò)展性和靈活性[20]，首先通過服務(wù)器讀取待處理的JSON文件，然后對(duì)其進(jìn)行序列化轉(zhuǎn)換，生成JSON字符串；再將JSON字符串轉(zhuǎn)換為MAP鍵值對(duì)，對(duì)其中的內(nèi)容進(jìn)行修改、刪除，即實(shí)現(xiàn)自定義數(shù)據(jù)；最后將轉(zhuǎn)換后的JSON文件轉(zhuǎn)為XML文件，保存到指定位置以便Web前端解析使用。為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化整個(gè)設(shè)計(jì)采用JAVA線程處理，即每隔3秒進(jìn)行刷新，掃描文件夾是否存有JSON文件，如果有則繼續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖1為實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)的流程結(jié)構(gòu)。

圖1 模塊設(shè)計(jì)流程

2.1 JSON文件讀取

public static File test(File f) {

File[] files = f.listFiles();

for (File file : files) {

File file2 = new File(file.getPath());

if (file2.isDirectory()) {

test(file2);

} else if (file.getName().endsWith(".json")) {

System.out.println(file.getPath());

}

}

return f;

}

本代碼段可以實(shí)現(xiàn)從一個(gè)指定的文件夾讀取JSON格式的文本文件，從而確定JSON文件動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)XML文件的數(shù)據(jù)來源。本方法也可擴(kuò)展應(yīng)用到從文件夾中獲取其它格式的文件。

2.2 JSON文件向Map轉(zhuǎn)換

將JSON文件轉(zhuǎn)換為Map,主要用于修改和刪除JSON文件，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的可裁剪性，最終獲取轉(zhuǎn)換后的JSON文件內(nèi)容，操作主要包含兩部分：

(1)修改。

monitorId: HQSJ2LINE(YNZZ

lastSeenTime: 1494852437122(2017-05-15 20:47:45，即對(duì)獲取的時(shí)間字符串進(jìn)行時(shí)間格式化轉(zhuǎn)換。

(2)刪除。刪除不需要轉(zhuǎn)換的JSON信息，例如：firstSeenTime、eventId、antennaNo、readerId，即刪除原有冗余數(shù)據(jù)lastSeenTime和epc。

public static Map jsonToMaoString(String jsonStr) {

Map map = new HashMap();

JSONObject json = JSONObject.fromObject(jsonStr);

for (Object k : json.keySet()) {

Object v = json.get(k);

if (null != v) {

map.put(k.toString(), v.toString());

map.put("monitorId", "YNZZ");

String s = map.get("lastSeenTime");

if(s!=null){

System.out.println(s);

long a = Long.parseLong(s);

Date date = new Date(a);

SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"); String ptime = sdf.format(date);

map.put("discoveredTime", ptime);}

String epc = map.get("epc");

if(epc!=null){

map.put("rfidPlate", epc);

map.put("tempPlate", epc);}

map.remove("lastSeenTime");

map.remove("firstSeenTime");

map.remove("eventId");

map.remove("antennaNo");

map.remove("readerId");

map.remove("epc");}}

return map;}

2.3 Map向JSON轉(zhuǎn)換

Map value = jsonToMaoString(buffer.toString());

JSONObject jsonnew = JSONObject.fromObject (value);

本段代碼是從Map轉(zhuǎn)換后再轉(zhuǎn)為自定義后的JSON字符串，即經(jīng)過刪減和修改后的字符串。

2.4 JSON向XML轉(zhuǎn)換

publicstatic String jsonToXML(JSONObject json) {

JSONObject jobj = JSONObject.fromObject(json);

String xml = SERIALIZER.write(jobj);

return xml; }

本段代碼實(shí)現(xiàn)了將JSON字符串轉(zhuǎn)換為XML字符串。

2.5 XML文件保存

public static void writeStrToFile(String str, String path)

throws IOException {

Scanner input = new Scanner(str + " ");

FileOutputStream fos = new FileOutputStream(path);

while (input.hasNext()) {

String a = input.next();

fos.write((a + " ").getBytes());

}

fos.close();

input.close(); }

本段代碼主要實(shí)現(xiàn)將轉(zhuǎn)換后的XML文件存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的文件夾中，以滿足Web調(diào)用。本方法也可實(shí)現(xiàn)將字符串保存為其它格式，只需要在保存路徑中添加要保存的后綴即可實(shí)現(xiàn)。

2.6 JSON與XML文件動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換

采用單線程實(shí)現(xiàn)JSON與XML文件的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換，即從本地文件夾讀取JSON文件，再轉(zhuǎn)換為XML文件，然后將獲取的XML文件存儲(chǔ)到本地，在運(yùn)行過程中動(dòng)態(tài)刪除已經(jīng)轉(zhuǎn)換的JSON文件，利用線程定時(shí)掃描文件夾，如果掃描到新的JSON文件，則重復(fù)以上操作，進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換。

publicvoid run() {

File json = new File("D:\ynzz\ynzziot\jsonxmll");

File[] json1 = test(json).listFiles();

for (File fj : json1) {

File fj2 = new File(fj.getPath());

if (fj2.isDirectory()) {

test(fj2);

} elseif

(fj.getName().endsWith(".json")) {

Scanner scanner = null;

StringBuilder buffer = new StringBuilder();

try {

scanner = new Scanner(fj2, "utf-8");

while (scanner.hasNextLine()) {

buffer.append(scanner.nextLine());}

}catch(FileNotFoundException e) {

} finally {

if (scanner != null) {

scanner.close();}}

System.out.println(

"json=" + buffer.toString());

Map value =

jsonToMaoString(buffer.toString());

JSONObject jsonnew = JSONObject.fromObject(value);

String xmlnew = jsonToXML(jsonnew);

long time = System.currentTimeMillis();

try {

writeStrToFile(xmlnew,"D:\ynzz\ynzziot\xml2\"+jsonnew.getString("tid")+"ynzz"+time+".xml");

} catch (IOException e1) {

e1.printStackTrace();}

fj2.delete();//原始json文件刪除

try {

Thread.sleep(1000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace(); }}} }

2.7 在main函數(shù)中的實(shí)現(xiàn)

publicstaticvoid main(String[] args) throws IOException, JSONException {

while(true){

Thread t1 = new Json2Xml();

t1.start();

try {

Thread.sleep(3000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace(); } } }

本段代碼主要啟動(dòng)線程，進(jìn)行JSON與XML動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換，其中采用while(true)循環(huán)實(shí)現(xiàn)程序可以保持一直運(yùn)行狀態(tài)，從而使得JSON動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換為XML。在實(shí)際運(yùn)用中，將以上實(shí)現(xiàn)過程打成jar包，用戶只需啟動(dòng)jar包即可從某一指定位置讀取JSON文件，然后經(jīng)過jar包轉(zhuǎn)換成XML文件后存儲(chǔ)到另一指定位置。

3 結(jié)語

本文基于智慧城市發(fā)展中感知層的應(yīng)用，對(duì)感知層多傳感器源數(shù)據(jù)處理的不同數(shù)據(jù)交換格式進(jìn)行了研究。通過序列化JSON字符串，深入分析MAP鍵值對(duì)，剔除冗余鍵值對(duì)，從而將修改后的MAP鍵值對(duì)再轉(zhuǎn)為自定義后的JSON字符串，然后在重新自定義JSON字符串的基礎(chǔ)上，生成XML字符串，實(shí)現(xiàn)了JSON與XML動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換，為開發(fā)者應(yīng)用兩種不同數(shù)據(jù)進(jìn)行開發(fā)提供了一種有效的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式。