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：
- 將 JSON object 存儲到 localStorage 中；
- POST 請求中的 JSON body；
- 處理響應體中的 JSON 形式的數據；
- 甚至某些條件下，我們還會用它來實現一個簡單的深拷貝；
- ……
在一些性能敏感的場合下（例如服務端處理大量併發），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。那麼，在大幅的性能提升背後的技術原理是什麼呢？
2. 比 stringify 更快的 stringify
由於 JavaScript 是動態性很強的語言，所以對於一個 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。
那麼如果我們知道這個 Object 中的鍵名、鍵值信息呢 —— 也就是知道它的結構信息，這會有幫助麼？
看個例子：
下面這個 Object，
我們對它應用 JSON.stringify()，得到結果為
現在如果我們知道這個 obj的結構是固定的：
- 鍵名不變
- 鍵值的類型一定
那麼其實，我可以創建一個“定製化”的 stringify 方法
看看我們的 myStringify方法的輸出：
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“定製化”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“定製化”的 stringify方法，其內部實際是通過字符串拼接生成結果的；
- 最後，使用該“定製化”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：
3. 如何生成“定製化”的方法
根據上面的分析，核心功能在於，根據其結構信息，為該類對象創建“定製化”的stringify方法，其內部實際是簡單的屬性訪問與字符串拼接。
為了瞭解具體的實現方式，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
對應的 scheme 就是：
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，然後使用 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：
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於鍵值轉換。例如上面例子中 name這個屬性：
上面代碼中的 code變量保存的就是最後生成的函數體的代碼串。由於在 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：
由於還需要處理數組、及聯對象等複雜情況，實際的代碼省略了很多。
然後，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
最後，將 code字符串傳入 Function 構造函數來創建相應的 stringify 函數。
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）。
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
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 和原對象的結構是不是很像？
這種 scheme 的巧妙之處在於，這樣定義之後，我們可以先把 scheme JSON.stringify一下，然後“扣去”所有類型值，最後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：
此時， map 裡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，例如我們這個例子裡的正則表達式為 /name|status|working"(string|number|boolean|undef)"|\[(.*?)\]/。
然後，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，換成統一的佔位字符串 "__par__"，並基於 "__par__"拆分字符串：
這樣你就會得到 chunks和 props兩個數組。chunks裡包含了被分割的 JSON 字符串。以例子來說，兩個數組分別如下
最後，由於 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：
- 開發者定義 Object 的 JSON scheme；
- stringify 庫根據 scheme 生成對應的模版方法，模版方法裡會對屬性與值進行字符串拼接（顯然，屬性訪問與字符串拼接的效率要高多了）；
- 最後開發者調用返回的方法來 stringify Object 即可。
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
最後，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
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作者：AlienZHOU（百度）
來源：https://juejin.im/post/5cf61ed3e51d4555fd20a2f3
