如何利用函数模板写一个简单高效的 JSON 查询器

　　JSON可谓是JavaScript的亮点，它能用优雅简练的代码实现Object和Array的初始化。同样是基于文本的数据定义，它比符号分隔更有语义，比XML更简洁。因此越来越多的JS开发中，使用它作为数据的传输和储存。

　　

　　JS数组内置了不少有用的方法，方便我们对数据的查询和筛选。例如我们有一堆数据：

   var heros = [
        // 名============攻=====防=======力量====敏捷=====智力====
        {name:'冰室女巫', DP:38, AP:1.3, Str:16, Agi:16, Int:21},
        {name:'沉默术士', DP:39, AP:1.1, Str:17, Agi:16, Int:21},
        {name:'娜迦海妖', DP:51, AP:6.0, Str:21, Agi:21, Int:18},
        {name:'赏金猎人', DP:39, AP:4.0, Str:17, Agi:21, Int:16},
        {name:'剧毒术士', DP:45, AP:3.1, Str:18, Agi:22, Int:15},
        {name:'光之守卫', DP:38, AP:1.1, Str:16, Agi:15, Int:22},
        {name:'炼金术士', DP:49, AP:0.6, Str:25, Agi:11, Int:25}
        //...
    ];

　　

　　要查询攻击大于40并且防御小于4的英雄，我们可以用Array的filter方法：

  var match = heros.filter(function(e) {
        return e.DP > 40 && e.AP < 4;
    });

　　
　　返回得到一个数组，包括符合条件的2个结果。
　　
　　相比手工去写循环判断，filter方法为我们提供了很大的方便。但它是基于函数回调的，所以每次使用必须写一个function，对于简单的查询很是累赘，而且使用回调效率也大大降低。但这是也没有办法的，想简单必然要牺牲一定性能。 如果能使用比这更简单的语句，并且完全拥有代码展开时效率，该有是多么完美的事。
　　
　　先来想象下，要是能将上面的代码写成这样，并且查询速度和手写的遍历判断一样：

    var match = heros.select('@DP>40 AND @AP<4');

 

　　看上去有点像SQL，连语法都换了？这样岂不是要写一个词法分析，语义解释等等等等一大堆的脚本引擎的功能了，没个几千上万行代码都搞不定，而且效率肯定更糟了。。。如果想到那么复杂，那么你还没深刻的理解脚本的精髓。但凡是脚本语言，都有运行时动态解释代码的接口，例如vbs的execute()；js的eval()，new Function()，甚至创建一个<script>动态写入代码。
　　
　　显然，要是能将另一种语言，翻译成js代码，那么就可直接交给宿主来执行了！
　　
　　例如上面select中的字符，我们简单的将"@"替换成"e.", "AND"替换成"&&"，于是就成了一个合法的js表达式，完全可以交给eval来执行。
　　
　　所以我们要做的，就是将原始语句翻译成js语句来执行。并且为了提高效率，将翻译好的js表达式内联到一个上下文环境，生成一个可执行的函数体，而不是每次遍历中都依靠回调来判断。
　　
　　于是，函数模版就要派上用场了。

 

函数模版简介

　　在C++里面，有宏和类模版这么个东西，可以让一些计算在编译阶段就完成了，大幅提升了运行时代码的性能。脚本虽然没有严格意义上的编译，但在第一次执行的时候会解析并充分的优化，这是目前主流浏览器相互竞争点。所以，我们要将重复eval的代码，镶嵌到事先提供的样板函数里：一个准备就绪，就差表达式计算的函数：

 /**
     * 模版: tmplCount
     * 功能: 统计arr数组中符合$express表达式的数量
     */
    function tmplCount(arr) {
        var count = 0;

        for(var i = 0; i < arr.length; i++) {
            var e = arr[i];

            if($express) {
                count++;
            }
        }
        return count;
    }

　　

　　上面就是一个模板函数，遍历参数arr[]并统计符合$express的数量。除了if(...)内的表达式外，其他都已经准备就绪了。字符$express也可以换成其他标识，只要不和函数内其他字符冲突即可。
　　
　　当我们需要实例化时，首先通过tmplCount.toString()将函数转成字符串格式，然后将其中的$express替换成我们想要的表达式，最后eval这串字符，得到一个Function类型的变量，一个模板函数的实例就产生了！

　　我们简单的演示下：

  /**
     * 函数: createInstance
     * 参数: exp
     *      一段js表达式字符串，用来替换tmplCount模板的$express
     * 返回：
     *      返回一个Function，模版tmplCount的实例
     */
    function createInstance(exp)
    {
        // 替换模板内的表达式
        var code = tmplCount.toString()
                    .replace('$express', exp);
    
        // 防止匿名函数直接eval报错
        var fn = eval('0,' + code);

        // 返回模板实例
        return fn;
    }


    // 测试参数
    var student = [
        {name: 'Jane', age: 14},
        {name: 'Jack', age: 20},
        {name: 'Adam', age: 18}
    ];

    // demo1
    var f1 = createInstance('e.age<16');
    alert(f1(student));    //1个

    // demo2
    var f2 = createInstance('e.name!="Jack" && e.age>=14');
    alert(f2(student));    //2个

　　

　　注意createInstance()的参数中，有个叫e的对象，它是在tmplCount模版中定义的，指代遍历时的具体元素。返回的f1，f2就是tmplCount模板的两个实例。最终调用的f1，f2函数中，已经内嵌了我们的表达式语句，就像我们事先写了两个同样功能的函数一样，所以在遍历的时候直接运行表达式，而不用回调什么的，效率大幅提升。

　　

　　其实说白了，tmplCount的存在仅仅是为了提供这个函数的字符串而已，其本身从来不会被调用。事实上用字符串的形式定义也一样，只不过用函数书写比较直观，方便测试。

　　值得注意的是，如果脚本后期需要压缩优化，那么tmplCount模板绝对不能参与，否则对应的"e."和"$express"都有可能发生变化。

JSON基本查询功能

　　函数模板的用处和实现介绍完了，再来回头看之前的JSON查询语言。我们只需将类似sql的语句，翻译成js表达式，并且生成一个函数模板实例。对于相同的语句，我们可以进行缓存，避免每次都翻译。

　　首先我们实现查询器的模板：

var __proto = Object.prototype;

    //
    // 模板: __tmpl
    // 参数: $C
    // 说明: 记录并返回_list对象中匹配$C的元素集合
    //
    var __tmpl = function(_list) {
        var _ret = [];
        var _i = -1;

        for(var _k in _list) {
            var _e = _list[_k];
            
            if(_e && _e != __proto[_k]) {
                if($C)
                    _ret[++_i] = _e;
            }
        }
        return _ret;

    }.toString();

　　

　　然后开始写Object的select方法：

var __cache = {};
    
    __proto.select = function(exp) {
        if(!exp)
            return [];

        var fn = __cache[exp];

        try {
            if(!fn) {
                var code = __interpret(exp);            //解释表达式
                code = __tmpl.replace('$C', code);      //应用到模版

                fn = __cache[exp] = __compile(code);    //实例化函数
            }

            return fn(this);                            //查询当前对象
        }
        catch(e) {
            return [];
        }
    }

　　其中__cache表实现了查询语句的缓存。对于重复的查询，性能可以极大的提升。

 function __compile() {
        return eval('0,' + arguments[0]);
    }

　　__compile之所以单独写在一个空函数里，就是为了eval的时候有个尽可能干净的上下文环境。

　　__interpret是整个系统的重中之重，负责将查询语句翻译成js语句。它的实现见智见仁，但尽可能简单，不要过度分析语法。

　　具体代码查看： http://files.cnblogs.com/index-html/jsonselect.js
　　出于演示，目前只实现部分基本功能。以后还可以加上 LIKE，BETWEEN，ORDER BY 等等常用的功能。

　　Demo

 var heros = [
        // 名============攻=====防=======力量====敏捷=====智力====
        {name:'冰室女巫', DP:38, AP:1.3, Str:16, Agi:16, Int:21},
        {name:'沉默术士', DP:39, AP:1.1, Str:17, Agi:16, Int:21},
        {name:'娜迦海妖', DP:51, AP:6.0, Str:21, Agi:21, Int:18},
        {name:'赏金猎人', DP:39, AP:4.0, Str:17, Agi:21, Int:16},
        {name:'剧毒术士', DP:45, AP:3.1, Str:18, Agi:22, Int:15},
        {name:'光之守卫', DP:38, AP:1.1, Str:16, Agi:15, Int:22},
        {name:'炼金术士', DP:49, AP:0.6, Str:25, Agi:11, Int:25}
        //...
    ];

　　测试：

// 查询：力量，敏捷 都超过20的
    // 结果：娜迦海妖
    var match = heros.select('@Str>20 AND @Agi>20');

    // 查询：“士”结尾的
    // 结果：沉默术士,剧毒术士,炼金术士
    var match = heros.select('right(@name,1)="士" ');

    // 查询：生命值 超过500的
    // 结果：炼金术士
    var match = heros.select('100 + @Str*19 > 500');