1. 熟悉的JSON.stringify()
在瀏覽器端或服務端，JSON.stringify()都是我們很常用的方法：
在一些性能敏感的場合下（例如服務端處理大量并發），或面對大量 stringify 的操作時，我們會希望它的性能更好，速度更快。這也催生了一些優化的 stringify 方案/庫，下圖是它們與原生方法的性能對比：
綠色部分時原生JSON.stringify()，可見性能相較這些庫都要低很多。那么，在大幅的性能提升背后的技術原理是什么呢？
2. 比 stringify 更快的 stringify
由于 JavaScript 是動態性很強的語言，所以對于一個 Object 類型的變量，其包含的鍵名、鍵值、鍵值類型最終只能在運行時確定。因此，執行JSON.stringify()時會有很多工作要做。在一無所知的情況下，我們想要大幅優化顯然無能為力。
那么如果我們知道這個 Object 中的鍵名、鍵值信息呢 ―― 也就是知道它的結構信息，這會有幫助么？
看個例子：
下面這個 Object，
const obj = { name: 'alienzhou', status: 6, working: true }; 我們對它應用JSON.stringify()，得到結果為
JSON.stringify(obj); // {"name":"alienzhou","status":6,"working":true} 現在如果我們知道這個obj的結構是固定的：
那么其實，我可以創建一個“定制化”的 stringify 方法
function myStringify(o) { return ( '{"name":"' + o.name + '","status":' + o.status + ',"isWorking":' + o.working + '}' ); } 看看我們的myStringify方法的輸出：
myStringify({ name: 'alienzhou', status: 6, working: true }); // {"name":"alienzhou","status":6,"isWorking":true} myStringify({ name: 'mengshou', status: 3, working: false }); // {"name":"mengshou","status":3,"isWorking":false} 可以得到正確的結果，但只用到了類型轉換和字符串拼接，所以“定制化”方法可以讓“stringify”更快。
總結來看，如何得到比 stringify 更快的 stringify 方法呢？
需要先確定對象的結構信息； 根據其結構信息，為該種結構的對象創建“定制化”的stringify方法，其內部實際是通過字符串拼接生成結果的； 最后，使用該“定制化”的方法來 stringify 對象即可。
這也是大多數 stringify 加速庫的套路，轉化為代碼就是類似：
import faster from 'some_library_faster_stringify'; // 1. 通過相應規則，定義你的對象結構 const theObjectScheme = { // …… }; // 2. 根據結構，得到一個定制化的方法 const stringify = faster(theObjectScheme); // 3. 調用方法，快速 stringify const target = { // …… }; stringify(target); 3. 如何生成“定制化”的方法
根據上面的分析，核心功能在于，根據其結構信息，為該類對象創建“定制化”的stringify方法，其內部實際是簡單的屬性訪問與字符串拼接。
為了了解具體的實現方式，下面我以兩個實現上略有差異的開源庫為例來簡單介紹一下。
3.1. fast-json-stringify
下圖是根據 fast-json-stringify 提供的 benchmark 結果，整理出來的性能對比。
可以看到，在大多數場景下具備2-5倍的性能提升。
3.1.1. scheme 的定義方式
fast-json-stringify 使用了 JSON Schema Validation 來定義（JSON）對象的數據格式。其 scheme 定義的結構本身也是 JSON 格式的，例如對象
{ name: 'alienzhou', status: 6, working: true } 對應的 scheme 就是：
{ title: 'Example Schema', type: 'object', properties: { name: { type: 'string' }, status: { type: 'integer' }, working: { type: 'boolean' } } } 其 scheme 定義規則豐富，具體使用可以參考 Ajv 這個 JSON 校驗庫。
3.1.2. stringify 方法的生成
fast-json-stringify 會根據剛才定義的 scheme，拼接生成出實際的函數代碼字符串，然后使用 Function 構造函數在運行時動態生成對應的 stringify 函數。
在代碼生成上，首先它會注入預先定義好的各類工具方法，這一部分不同的 scheme 都是一樣的：
var code = ` 'use strict' ` code += ` ${$asString.toString()} ${$asStringNullable.toString()} ${$asStringSmall.toString()} ${$asNumber.toString()} ${$asNumberNullable.toString()} ${$asIntegerNullable.toString()} ${$asNull.toString()} ${$asBoolean.toString()} ${$asBooleanNullable.toString()} ` 其次，就會根據 scheme 定義的具體內容生成 stringify 函數的具體代碼。而生成的方式也比較簡單：通過遍歷 scheme。
遍歷 scheme 時，根據定義的類型，在對應代碼處插入相應的工具函數用于鍵值轉換。例如上面例子中name這個屬性：
var accessor = key.indexOf('[') === 0 ? sanitizeKey(key) : `['${sanitizeKey(key)}']` switch (type) { case 'null': code += ` json += $asNull() ` break case 'string': code += nullable ? `json += obj${accessor} === null ? null : $asString(obj${accessor})` : `json += $asString(obj${accessor})` break case 'integer': code += nullable ? `json += obj${accessor} === null ? null : $asInteger(obj${accessor})` : `json += $asInteger(obj${accessor})` break …… 上面代碼中的code變量保存的就是最后生成的函數體的代碼串。由于在 scheme 定義中，name為string類型，且不為空，所以會在code中添加如下一段代碼字符串：
"json += $asString(obj['name'])"
由于還需要處理數組、及聯對象等復雜情況，實際的代碼省略了很多。
然后，生成的完整的code字符串大致如下：
function $asString(str) { // …… } function $asStringNullable(str) { // …… } function $asStringSmall(str) { // …… } function $asNumber(i) { // …… } function $asNumberNullable(i) { // …… } /* 以上是一系列通用的鍵值轉換方法 */ /* $main 就是 stringify 的主體函數 */ function $main(input) { var obj = typeof input.toJSON === 'function' ? input.toJSON() : input var json = '{' var addComma = false if (obj['name'] !== undefined) { if (addComma) { json += ',' } addComma = true json += '"name":' json += $asString(obj['name']) } // …… 其他屬性(status、working)的拼接 json += '}' return json } return $main 最后，將code字符串傳入 Function 構造函數來創建相應的 stringify 函數。
// dependencies 主要用于處理包含 anyOf 與 if 語法的情況 dependenciesName.push(code) return (Function.apply(null, dependenciesName).apply(null, dependencies))
3.2. slow-json-stringify
slow-json-stringify 雖然名字叫 "slow"，但其實是一個 "fast" 的 stringify 庫（命名很調皮）。
The slowest stringifier in the known universe. Just kidding, it's the fastest (:
它的實現比前面提到的 fast-json-stringify 更輕量級，思路也很巧妙。同時它在很多場景下效率會比 fast-json-stringify 更快。
3.2.1. scheme 的定義方式
slow-json-stringify 的 scheme 定義更自然與簡單，主要就是將鍵值替換為類型描述。還是上面這個對象的例子，scheme 會變為
{ name: 'string', status: 'number', working: 'boolean' } 確實非常直觀。
3.2.2. stringify 方法的生成
不知道你注意到沒有
// scheme { name: 'string', status: 'number', working: 'boolean' } // 目標對象 { name: 'alienzhou', status: 6, working: true } scheme 和原對象的結構是不是很像？
這種 scheme 的巧妙之處在于，這樣定義之后，我們可以先把 scheme JSON.stringify一下，然后“扣去”所有類型值，最后等著我們的就是把實際的值直接填充到 scheme 對應的類型聲明處。
具體如何操作呢？
首先，可以直接對 scheme 調用JSON.stringify()來生成基礎模版，同時借用JSON.stringify()的第二個參數來作為遍歷方法收集屬性的訪問路徑：
let map = {}; const str = JSON.stringify(schema, (prop, value) => { const isArray = Array.isArray(value); if (typeof value !== 'object' || isArray) { if (isArray) { const current = value[0]; arrais.set(prop, current); } _validator(value); map[prop] = _deepPath(schema, prop); props += `"${prop}"|`; } return value; }); 此時，map 里收集所有屬性的訪問路徑。同時生成的props可以拼接為匹配相應類型字符還的正則表達式，例如我們這個例子里的正則表達式為/name|status|working"(string|number|boolean|undef)"|//[(.*?)//]/。
然后，根據正則表達式來順序匹配這些屬性，替換掉屬性類型的字符串，換成統一的占位字符串"__par__"，并基于"__par__"拆分字符串：
const queue = []; const chunks = str .replace(regex, (type) => { switch (type) { case '"string"': case '"undefined"': return '"__par__"'; case '"number"': case '"boolean"': case '["array-simple"]': case '[null]': return '__par__'; default: const prop = type.match(/(?<=/").+?(?=/")/)[0]; queue.push(prop); return type; } }) .split('__par__'); 這樣你就會得到chunks和props兩個數組。chunks里包含了被分割的 JSON 字符串。以例子來說，兩個數組分別如下
// chunks [ '{"name":"', '","status":"', '","working":"', '"}' ] // props [ 'name', 'status', 'working' ] 最后，由于 map 中保存了屬性名與訪問路徑的映射，因此可以根據 prop 訪問到對象中某個屬性的值，循環遍歷數組，將其與對應的 chunks 拼接即可。
從代碼量和實現方式來看，這個方案會更輕便與巧妙，同時也不需要通過 Function、eval 等方式動態生成或執行函數。
4. 總結
雖然不同庫的實現有差異，但從整體思路上來說，實現高性能 stringify 的方式都是一樣的：
歸根到底，它本質上是通過靜態的結構信息將優化與分析前置了。
Tips
最后，還是想提一下
所有的 benchmark 只能作為一個參考，具體是否有性能提升、提升多少還是建議你在實際的業務中測試；
fast-json-stringify 中使用到了 Function 構造函數，因此建議不要將用戶輸入直接用作 scheme，以防一些安全問題。
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持武林網。
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