Java实现递归将嵌套Map里的字段名由驼峰转为下划线

摘要： 使用Java语言递归地将Map里的字段名由驼峰转下划线。通过此例可以学习如何递归地解析任意嵌套的List-Map容器结构。

难度：初级

概述###

在进行多语言混合编程时，由于编程规范的不同， 有时会需要进行字段名的驼峰-下划线转换。比如 php 语言中，变量偏向于使用下划线，而Java 语言中，变量偏向于驼峰式。当 PHP 调用 java 接口时，就需要将 java 返回数据结构中的驼峰式的字段名称改为下划线。使用 jackson 解析 json 数据时，如果不指定解析的类，常常会将 json 数据转化为 LinkedHashMap 。 因此，需要将 LinkedHashMap 里的字段名由驼峰转为下划线。

这里的难点是， Map 结构可能是非常复杂的嵌套结构，一个 Map 的某个 key 对应的 value 可能是原子的，比如字符串，整数等，可能是嵌套的 Map, 也可能是含有多个 Map 的 List , 而 map , list 内部又可能嵌套任意的 map 或 list . 因此，要使用递归的算法来将 value 里的 key 递归地转化为下划线。

算法设计###

首先，要编写一个基本函数 camelToUnderline，将一个字符串的值从驼峰转下划线。这个函数不难，逐字符处理，遇到大写字母就转成 _ + 小写字母 ； 或者使用正则表达式替换亦可；

其次，需要使用基本函数 camelToUnderline 对可能多层嵌套的 Map 结构进行转化。

假设有一个函数 transferKeysFromCamelToUnderline(amap) ， 可以将 amap 里的所有 key 从驼峰转化为下划线，包括 amap 里嵌套的任意 map。返回结果是 resultMap ;

(1) 首先考虑最简单的情况：没有任何嵌套的情况，原子类型的 key 对应原子类型的 value ; resultMap.put(newkey, value) 即可 , newkey = camelToUnderline(key)；

(2) 其次考虑 Map 含有嵌套 subMap 的情况： 假设 <key, value> 中，value 是一个 subMap, 那么，调用 camelToUnderline(key) 可以得到新的 newkey ，调用 transferKeysFromCamelToUnderline(subMap) 就得到转换了的 newValue , 得到 <newkey, newValue>； resultMap.put(newkey, newValue)

(3) 其次考虑 Map 含有 List 的情况： List 里通常含有多个 subMap ， 只要遍历里面的 subMap 进行转换并添加到新的 List, 里面含有所有转换了的 newValue = map(transferKeysFromCamelToUnderline, List[subMap])； resultMap.put(newkey, newValue) .

递归技巧####

当使用递归方式思考的时候，有三个技巧值得注意：

(1) 首先，一定从最简单的情况开始思考。 这是基础，也是递归终结条件；

(2) 其次，要善于从语义上去理解，而不是从细节上。 比如说 Map 含有嵌套 subMap 的时候， 就不要细想 subMap 里面是怎样复杂的结构，是单纯的一个子 map ，还是含有 List 的 Map 的 Map 的 Map; 这样想会Feng掉滴^_ 只需要知道 transferKeysFromCamelToUnderline(amap) 能够对任意复杂结构的 amap 进行转换得到所有 key 转换了的 resultMap ， 而在主流程中直接使用这个 subResultMap 即可。这个技巧值得多体会多训练下才能掌握。

(3) 结果的存放。 既可以放在参数里，在递归调用的过程中逐步添加完善，也可以放在返回结果中。代码实现中展示了两种的用法。从某种意义来说，递归特别需要仔细地设计接口 transferKeysFromCamelToUnderline ，并从接口的语义上去理解和递归使用。

代码实现###

/**
 * Created by shuqin on 16/11/3.
 * Improved by shuqin on 17/12/31.
 */
package zzz.study.datastructure.map;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.function.BiFunction;
import java.util.function.Function;

public class TransferUtil {

  public static final char UNDERLINE='_';

  public static String camelToUnderline(String origin){
    return stringProcess(
        origin, (prev, c) -> {
          if (Character.isLowerCase(prev) && Character.isUpperCase(c)) {
            return "" + UNDERLINE + Character.toLowerCase(c);
          }
          return ""+c;
        }
    );
  }

  public static String underlineToCamel(String origin) {
    return stringProcess(
        origin, (prev, c) -> {
          if (prev == '_' && Character.isLowerCase(c)) {
            return "" + Character.toUpperCase(c);
          }
          if (c == '_') {
            return "";
          }
          return ""+c;
        }
    );
  }

  public static String stringProcess(String origin, BiFunction<Character, Character, String> convertFunc) {
    if (origin==null||"".equals(origin.trim())){
      return "";
    }
    String newOrigin = "0" + origin;
    StringBuilder sb=new StringBuilder();
    for (int i = 0; i < newOrigin.length()-1; i++) {
      char prev = newOrigin.charAt(i);
      char c=newOrigin.charAt(i+1);
      sb.append(convertFunc.apply(prev,c));
    }
    return sb.toString();
  }

  public static void tranferKeyToUnderline(Map<String,Object> map,
                                           Map<String,Object> resultMap,
                                           Set<String> ignoreKeys) {
    Set<Map.Entry<String,Object>> entries = map.entrySet();
    for (Map.Entry<String, Object> entry: entries) {
      String key = entry.getKey();
      Object value = entry.getValue();
      if (ignoreKeys.contains(key)) {
        resultMap.put(key, value);
        continue;
      }
      String newkey = camelToUnderline(key);
      if ( (value instanceof List) ) {
        List newList = buildValueList(
            (List) value, ignoreKeys,
            (m, keys) -> {
              Map subResultMap = new HashMap();
              tranferKeyToUnderline((Map) m, subResultMap, ignoreKeys);
              return subResultMap;
            });
        resultMap.put(newkey, newList);
      }
      else if (value instanceof Map) {
        Map<String, Object> subResultMap = new HashMap<String,Object>();
        tranferKeyToUnderline((Map)value, subResultMap, ignoreKeys);
        resultMap.put(newkey, subResultMap);
      }
      else {
        resultMap.put(newkey, value);
      }
    }
  }

  public static Map<String,Object> tranferKeyToUnderline2(Map<String,Object> map,
                                                          Set<String> ignoreKeys) {
    Set<Map.Entry<String,Object>> entries = map.entrySet();
    Map<String,Object> resultMap = new HashMap<String,Object>();
    for (Map.Entry<String, Object> entry: entries) {
      String key = entry.getKey();
      Object value = entry.getValue();
      if (ignoreKeys.contains(key)) {
        resultMap.put(key, value);
        continue;
      }
      String newkey = camelToUnderline(key);
      if ( (value instanceof List) ) {
        List valList = buildValueList((List)value, ignoreKeys,
                                      (m, keys) -> tranferKeyToUnderline2(m, keys));
        resultMap.put(newkey, valList);
      }
      else if (value instanceof Map) {
        Map<String, Object> subResultMap =  tranferKeyToUnderline2((Map)value, ignoreKeys);
        resultMap.put(newkey, subResultMap);
      }
      else {
        resultMap.put(newkey, value);
      }
    }
    return resultMap;
  }

  public static List buildValueList(List valList, Set<String> ignoreKeys,
                                    BiFunction<Map, Set, Map> transferFunc) {
    if (valList == null || valList.size() == 0) {
      return valList;
    }
    Object first = valList.get(0);
    if (!(first instanceof List) && !(first instanceof Map)) {
      return valList;
    }
    List newList = new ArrayList();
    for (Object val: valList) {
      Map<String,Object> subResultMap = transferFunc.apply((Map) val, ignoreKeys);
      newList.add(subResultMap);
    }
    return newList;
  }

  public static Map<String,Object> generalMapProcess(Map<String,Object> map,
                                                     Function<String, String> keyFunc,
                                                     Set<String> ignoreKeys) {
    Map<String,Object> resultMap = new HashMap<String,Object>();
    map.forEach(
        (key, value) -> {
          if (ignoreKeys.contains(key)) {
            resultMap.put(key, value);
          }
          else {
            String newkey = keyFunc.apply(key);
            if ( (value instanceof List) ) {
              resultMap.put(keyFunc.apply(key),
                            buildValueList((List) value, ignoreKeys,
                                           (m, keys) -> generalMapProcess(m, keyFunc, ignoreKeys)));
            }
            else if (value instanceof Map) {
              Map<String, Object> subResultMap =  generalMapProcess((Map) value, keyFunc, ignoreKeys);
              resultMap.put(newkey, subResultMap);
            }
            else {
              resultMap.put(keyFunc.apply(key), value);
            }
          }
        }
    );
    return resultMap;
  }

}

补位技巧####

无论是下划线转驼峰，还是驼峰转下划线，需要将两个字符作为一个组块进行处理，根据两个字符的情况来判断和转化成特定字符。比如下划线转驼峰，就是 _x => 到 X, 驼峰转下划线，就是 xY => x_y。 采用了前面补零的技巧，是的第一个字符与其他字符都可以用相同的算法来处理（如果不补零的话，第一个字符就必须单独处理）。

字符转换函数####

为了达到通用性，这里也使用了函数接口 BiFunction<Character, Character, String> convertFunc ，将指定的两个字符转换成指定的字符串。流程仍然是相同的：采用逐字符处理。

一个小BUG####

细心的读者会发现一个小BUG，就是当List里的元素不是Map时，比如 "buyList": ["Food","Dress","Daily"]， 程序会抛异常:Cannot cast to java.util.Map。 怎么修复呢？ 需要抽离出个函数，专门对 List[E] 的值做处理，这里 E 不是 Map 也不是List。这里不考虑 List 直接嵌套 List 的情况。

public static List buildValueList(List valList, Set<String> ignoreKeys,
                                    BiFunction<Map, Set, Map> transferFunc) {
    if (valList == null || valList.size() == 0) {
      return valList;
    }
    Object first = valList.get(0);
    if (!(first instanceof List) && !(first instanceof Map)) {
      return valList;
    }
    List newList = new ArrayList();
    for (Object val: valList) {
      Map<String,Object> subResultMap = transferFunc.apply((Map) val, ignoreKeys);
      newList.add(subResultMap);
    }
    return newList;
  }

由于 buildValueList 需要回调tranferKeyToUnderlineX 来生成转换后的Map，这里使用了BiFunction<Map, Set, Map> transferFunc。相应的， tranferKeyToUnderline 和 tranferKeyToUnderline2 的列表处理要改成：

tranferKeyToUnderline:
     if ( (value instanceof List) ) {
        List newList = buildValueList(
            (List) value, ignoreKeys,
            (m, keys) -> {
              Map subResultMap = new HashMap();
              tranferKeyToUnderline((Map) m, subResultMap, ignoreKeys);
              return subResultMap;
            });
        resultMap.put(newkey, newList);
     }

tranferKeyToUnderline2:
      if ( (value instanceof List) ) {
         List valList = buildValueList((List)value, ignoreKeys,
                                      (m, keys) -> tranferKeyToUnderline2(m, keys));
         resultMap.put(newkey, valList);
      }

通用化####

对于复杂Map结构的处理，写一遍不容易，如果要做类似处理，是否可以复用上述处理流程呢？ 上述主要的不同在于 key 的处理。只要传入 key 的处理函数keyFunc即可。这样，当需要从下划线转驼峰时，就不需要复制代码，然后只改动一行了。代码如下所示，使用了 Java8Map 遍历方式使得代码更加简洁可读。

public static Map<String,Object> generalMapProcess(Map<String,Object> map,
                                                     Function<String, String> keyFunc,
                                                     Set<String> ignoreKeys) {
    Map<String,Object> resultMap = new HashMap<String,Object>();
    map.forEach(
        (key, value) -> {
          if (ignoreKeys.contains(key)) {
            resultMap.put(key, value);
          }
          else {
            String newkey = keyFunc.apply(key);
            if ( (value instanceof List) ) {
              resultMap.put(keyFunc.apply(key),
                            buildValueList((List) value, ignoreKeys,
                                           (m, keys) -> generalMapProcess(m, keyFunc, ignoreKeys)));
            }
            else if (value instanceof Map) {
              Map<String, Object> subResultMap =  generalMapProcess((Map) value, keyFunc, ignoreKeys);
              resultMap.put(newkey, subResultMap);
            }
            else {
              resultMap.put(keyFunc.apply(key), value);
            }
          }
        }
    );
    return resultMap;
  }

单测####

使用Groovy来对上述代码进行单测。因为Groovy可以提供非常方便的Map构造。单测代码如下所示：

TransferUtils.groovy

package cc.lovesq.study.test

import zzz.study.datastructure.map.TransferUtil

import static zzz.study.datastructure.map.TransferUtil.*

/**
 * Created by shuqin on 17/12/31.
 */
class TransferUtilTest {

    static void main(String[] args) {

        [null, "", " "].each {
            assert "" == camelToUnderline(it)
        }
        ["isBuyGoods": "is_buy_goods", "feeling": "feeling", "G":"G", "GG": "GG"].each {
            key, value -> assert camelToUnderline(key) == value
        }

        [null, "", " "].each {
            assert "" == underlineToCamel(it)
        }
        ["is_buy_goods": "isBuyGoods", "feeling": "feeling", "b":"b", "_b":"B"].each {
            key, value -> assert underlineToCamel(key) == value
        }

        def amap = ["code": 200,
                    "msg": "successful",
                    "data": [
                            "total": 2,
                            "list": [
                                    ["isBuyGoods": "a little", "feeling": ["isHappy": "ok"]],
                                    ["isBuyGoods": "ee", "feeling": ["isHappy": "haha"]],
                            ],
                            "extraInfo": [
                                    "totalFee": 1500, "totalTime": "3d",
                                    "nestInfo": [
                                            "travelDestination": "xiada",
                                            "isIgnored": true
                                    ],
                                    "buyList": ["Food","Dress","Daily"]
                            ]
                    ],
                    "extendInfo": [
                            "involveNumber": "40",
                    ]
        ]
        def resultMap = [:]
        def ignoreSets = new HashSet()
        ignoreSets.add("isIgnored")
        tranferKeyToUnderline(amap, resultMap, ignoreSets)
        println(resultMap)

        def resultMap2 = tranferKeyToUnderline2(amap, ignoreSets)
        println(resultMap2)

        def resultMap3 = generalMapProcess(amap, TransferUtil.&camelToUnderline, ignoreSets)
        println(resultMap3)

        def resultMap4 = generalMapProcess(resultMap3, TransferUtil.&underlineToCamel, ignoreSets)
        println(resultMap4)

    }
}

小结###

本文使用Java语言递归地将复杂的嵌套Map里的字段名由驼峰转下划线，并给出了更通用的代码形式，同时展示了如何处理复杂的嵌套结构。复杂的结构总是由简单的子结构通过组合和嵌套而构成，通过对子结构分而治之，然后使用递归技术来组合结果，从而实现对复杂结构的处理。

通过此例，学习了：

• 设计递归程序来解析任意嵌套的List-Map容器结构；
• 使用函数接口使代码更加通用化；
• 使用Groovy来进行单测。