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動的に形が変わる JSON

JSON 中の特定のキーの値などに対応してそれ以外のキーの形が変わるという決まりをもった JSON を考えます。たとえば次のようなものです:

Externally Tagged

[
    {"RGB": {"R": 98, "G": 218, "B": 255}},
    {"YCbCr": {"Y": 255, "Cb": 0, "Cr": -10}}
]

Internally Tagged

[
    {"Space": "RGB", "R": 98, "G": 218, "B": 255},
    {"Space": "YCbCr", "Y": 255, "Cb": 0, "Cr": -10}
]

Adjacently Tagged

[
    {"Space": "RGB", "Point": {"R": 98, "G": 218, "B": 255}},
    {"Space": "YCbCr", "Point": {"Y": 255, "Cb": 0, "Cr": -10}}
]

※ "○○ Tagged" という言い方は Rust の serde のドキュメントから借用しました。

このように、特定の値に依存して型が変わるような JSON を Go で unmarshal したい、というのがこの質問の本題です。

json.RawMessage

このような JSON を unmarshal するための仕組みのひとつとして、encoding/json には json.RawMessage という型があります。これは unmarshal する前の生の文字列を保持することで unmarshal を遅延させ、使うときになって必要に応じて unmarshal させる、という使われ方が想定されているものです。

Adjacently tagged な場合の具体的なソースコードがドキュメントに書かれています。タグと RawMessage の組として一度 unmarshal し、その後タグで switch して RawMessage を unmarshal するというものです。

Internally tagged の場合も、たとえば一度タグだけ unmarshal し、その値で switch して再度全体を unmarshal するという流れで書けます。サンプルコードはこんな感じです。全体を 2 回 unmarshal しているのが微妙ではあります。

このように json.RawMessage を使った場合のつらいところが、RawMessage としてデータを取り回していると使うたびに unmarshal する必要があるところです。可能であれば、一度 unmarshal すれば後は unmarshal せずデータが使い回せるように書きたいです。

map

スタック・オーバーフローの既存の質問では、map として unmarshal するものも見当たりました。

しかし map として受け取ってしまうと、折角の型システムの恩恵を受けられません:

  • 不正な値があったとしても unmarshal 時に弾くことができません。たとえば map[string]interface{} として unmarshal すると、string が想定されているキーに int が書かれていたとしてもエラーになりません。map[string]string として unmarshal すると、int や struct など string 以外が想定されているキーがあると対応できません。
  • また、JSON の形を型によって一箇所にまとめて管理するのも難しくなります。

同じ理由で、interface{} として unmarshal し、使うときに型アサーションするのもやや微妙です。

ゆるふわに unmarshal したいときは逆に map や interface{} は便利でしょうが、今回はしっかり見てあげたいです。なおこの方向性だと型アサーション相当のことを良い感じに裏でやってくれる dproxyjsonpointer というライブラリが知られており、これはこれで便利そうです。

質問

タグに依存して動的に形が変わるような JSON を、上手く unmarshal する方法はあるでしょうか?

使うたびに unmarshal するのではなく、一度 unmarshal すればその後 unmarshal しなくてよい方法が良いです。また可能な限り型の恩恵を受けたく、かつ最初の unmarshal 時にエラーが分かると嬉しいです。

環境: Go 1.14

1 件の回答 1

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UnmarshalJSON メソッドを使う方法を見つけました。このメソッドを生やした型は json.Unmarshaler として扱われ、json.Unmarshal したときに UnmarshalJSON が使われるようにカスタムできます。

Internally tagged な場合のサンプルコード:

type Color struct {
    Space   string
    Content interface{}
}
type RGB struct {
    R uint8
    G uint8
    B uint8
}
type YCbCr struct {
    Y  uint8
    Cb int8
    Cr int8
}

func (c *Color) UnmarshalJSON(data []byte) error {
    // By convention, Unmarshalers implement UnmarshalJSON([]byte("null")) as a no-op.
    // TODO: ↑この文の解釈、こういうことで合ってるんでしょうか……。
    if bytes.Equal(data, []byte("null")) {
        return nil
    }

    var space = struct {
        Space string
    }{}
    err := json.Unmarshal(data, &space)
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("Space not found: %w", err)
    }
    c.Space = space.Space

    switch space.Space {
    case "RGB":
        var rgb RGB
        if err := json.Unmarshal(data, &rgb); err != nil {
            return fmt.Errorf("Space says this is RGB, but cannot unmarshal as RGB: %w", err)
        }
        c.Content = rgb
    case "YCbCr":
        var ycbcr YCbCr
        if err := json.Unmarshal(data, &ycbcr); err != nil {
            return fmt.Errorf("Space says this is YCbCr, but cannot unmarshal as YCbCr: %w", err)
        }
        c.Content = ycbcr
    default:
        return errors.New("Unknown Space: " + space.Space)
    }

    return nil
}

func main() {
    var j = []byte(`[
        {"Space": "YCbCr", "Y": 255, "Cb": 0, "Cr": -10},
        {"Space": "RGB",   "R": 98, "G": 218, "B": 255}
    ]`)
    var colors []Color
    err := json.Unmarshal(j, &colors)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

    for _, c := range colors {
        switch c.Space {
        case "RGB":
            rgb, _ := c.Content.(RGB)
            fmt.Println(c.Space, rgb)
        case "YCbCr":
            ycbcr, _ := c.Content.(YCbCr)
            fmt.Println(c.Space, ycbcr)
        }
    }
}

これで unmarshal は 1 回になりました。

欠点として、タグを string で比較している点と、必ず成功する型アサーションをしないといけない点があります(実質 tagged union 的なことをしています)。このあたりを何とかできる方法があればコメントや別回答で教えていただけるとありがたいです。go generate で上手くやるなどありそう……?

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