ユーザ定義クラスのカスタムSerializer（Delegating版）

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Kotlin serializationでJSONをパース（JSONの記述⇔クラスのオブジェクト）する場合に、一般クラスは未対応です。

例えば、データクラス（コンストラクタの引数でプロパティを指定するクラス）以外の、ユーザ定義のクラスはパース出来ません。また、ライブラリ提供のクラスもパース出来ません。

対応させるためには、そのクラスのカスタムSerializerを作成します。

そして、相互変換する方法をプログラマー側で定義します。

カスタムSerializer（ユーザ定義クラス、Delegating版）の作成方法をまとめます。

※環境：Android Studio Meerkat | 2024.3.1
　　　　Kotlin 2.0.0
　　　　Kotlin serialization json 1.7.1

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標準で対応する型、しない型

Kotlin serializationでJSONをパース（JSONの記述⇔クラスのオブジェクト）する場合に、標準で対応する型は次の通りです。

  • ・Int,Long,Float,Double,Booleanなど（プリミティブ型）
  • ・String（文字列）※プリミティブ型へ含める場合もある
  • ・Array（配列）
  • ・List,Map,Set（コレクション型）
  • ・Enum（列挙型）
  • ・データクラス

上記以外の一般クラス（ユーザ定義のクラス、ライブラリ提供のクラス）は未対応です。

例えば、次のようなクラスは標準でパース出来ません。

class LogTime(hour: Int, min: Int, sec: Int) {
    val hh: Int = hour
    val mm: Int = min
    val ss: Int = sec

    override fun toString() = "%s:%s:%s".format(hh, mm, ss)
}

一般クラスをパースするには、そのクラスのカスタムSerializerが必要です。

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Serializerの種類

Serializerは、表のような種類（書き方）があります。

特徴シリアル化の構成
PrimitivePrimitive型（Stringを含む）限定PrimitiveSerialDescriptor
Delegating定義済みのSerializerへ委任するSerialDescriptor
Surrogate代理クラスを立て（作成し）、
そのクラスのSerializerに代行させる		SerialDescriptor
Handwritten全ての要素のシリアル化を細かく定義buildClassSerialDescriptor

この記事で取り上げるのは、Delegating版です。
※種類は「Custom serializers」に紹介されています。

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カスタムSerializerの作成

Serializer（KSerializerインターフェース）は「Kotlin serializerがJSONをパースする際に呼び出される関数」を持ちます。

object XXXSerializer : KSerializer<XXX> {
    override val descriptor: SerialDescriptor
        get() = TODO("識別子を実装")

    override fun serialize(encoder: Encoder, value: XXX) {
        // Json.encodeToString( )で呼び出される
        // Obj->JSONの変換を実装
    }

    override fun deserialize(decoder: Decoder): XXX {
        // Json.decodeFromString( )で呼び出される
        // JSON->Objの変換を実装
        return XXX()
    }
}
 KSerializer#serialize( ) 

「クラスのオブジェクト⇒JSONの記述」で呼び出し

 KSerializer#deserialize( ) 

「JSONの記述⇒クラスのオブジェクト」で呼び出し

ですので、カスタムSerializerは、このKSerializerインターフェースを継承して、相互変換の方法をserialiseとdesirializeへ実装します。

object LogTimeAsIntArraySerializer : KSerializer<LogTime> {
    private val intArraySeri = IntArraySerializer()

    override val descriptor: SerialDescriptor =
        SerialDescriptor(
            "com.example.LogTimeAsIntArraySerializer", // Serializer名（一意に識別）
            intArraySeri.descriptor                    // シリアル化の構成
        )

    // Obj->JSONの変換
    override fun serialize(encoder: Encoder, value: LogTime) {
        val _secArray = intArrayOf(value.hh, value.mm, value.ss)
        encoder.encodeSerializableValue(intArraySeri, _secArray)
    }

    // JSON->Objの変換
    override fun deserialize(decoder: Decoder): LogTime {
        val _secArray = decoder.decodeSerializableValue(intArraySeri)
        val _hh = _secArray[0]
        val _mm = _secArray[1]
        val _ss = _secArray[2]
       return LogTime(_hh, _mm, _ss)
    }
}
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SerialDescriptor（シリアル化の構成）

SerialDescriptorでシリアル化の構成を定義しています。つまり、「JSONでどのように表現するか！」です。

Serializationライブラリに定義済みのSerializerが登録されています。そのSerializerへ相互変換の処理を委任します。

ここでは、対象クラスを配列のIntArray（定義済みのSerializer：IntArraySerializer）で表現します。

定義にSerialDescriptor( )を使います。

    private val intArraySeri = IntArraySerializer()
	
    override val descriptor: SerialDescriptor =
        SerialDescriptor(
            "com.example.LogTimeAsIntArraySerializer", // Serializer名（一意に識別）
            intArraySeri.descriptor                    // シリアル化の構成
        )

ちなにみ、次にあげる定義済みのSerializerが用意されています。※ここにあげたSerializerは一部です。

...
public fun Int.Companion.serializer(): KSerializer<Int> = IntSerializer
public fun IntArraySerializer(): KSerializer<IntArray> = IntArraySerializer
public fun UIntArraySerializer(): KSerializer<UIntArray> = UIntArraySerializer
public fun Long.Companion.serializer(): KSerializer<Long> = LongSerializer
public fun LongArraySerializer(): KSerializer<LongArray> = LongArraySerializer
public fun ULongArraySerializer(): KSerializer<ULongArray> = ULongArraySerializer
...
public fun <A, B, C> TripleSerializer(
    aSerializer: KSerializer<A>,
    bSerializer: KSerializer<B>,
    cSerializer: KSerializer<C>
): KSerializer<Triple<A, B, C>> = kotlinx.serialization.internal.TripleSerializer(aSerializer, bSerializer, cSerializer)
...

deserialize（JSON⇒Objの変換方法）

Decoder#decodeSerializableValue( )の引数に指定したSerializerへ、変換を委任します。

    private val intArraySeri = IntArraySerializer()

    override fun deserialize(decoder: Decoder): LogTime {
        val _secArray = decoder.decodeSerializableValue(intArraySeri)
        val _hh = _secArray[0]
        val _mm = _secArray[1]
        val _ss = _secArray[2]
       return LogTime(_hh, _mm, _ss)
    }

serialize（Obj⇒JSONの変換方法）

Decoder#encodeSerializableValue( )の引数に指定したSerializerへ、変換を委任します。

    private val intArraySeri = IntArraySerializer()

    override fun serialize(encoder: Encoder, value: LogTime) {
        val _secArray = intArrayOf(value.hh, value.mm, value.ss)
        encoder.encodeSerializableValue(intArraySeri, _secArray)
    }
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カスタムSerializerの使用

カスタムSerializerはアノテーション@Serializableの引数で登録します。

Android Studioはビルドをする際に、@Serializable付きのクラスを認識して、対象クラスのJavaバイナリへ、引数のカスタムSerializerクラスを埋め込みます。

@Serializable(LogTimeAsIntArraySerializer::class)
class LogTime(hour: Int, min: Int, sec: Int) {
    val hh: Int = hour
    val mm: Int = min
    val ss: Int = sec

    override fun toString() = "%s:%s:%s".format(hh, mm, ss)
}

@Serializable
data class Person(
    val id: Int,
    val name: String,
    @SerialName("position") val post: String,  // JSONのキーに別名を定義
    val times: LogTime
)

JSON⇒Obj変換

Json#decodeFromStringを呼び出します。

内部で対象クラスのdeserialize( )が呼び出されます。

    val _jPerson = """
            {
                "id":1,
                "name":"Android",
                "position":"Manager",
                "times":[8,55,22]
            }
        """.trimIndent()
    val _oPerson = Json.decodeFromString<Person>(_jPerson)

    Log.i(TAG, "(Serialization) Person Obj  = ${_oPerson}")

(Serialization) Person Obj  = Person(id=1, name=Android, post=Manager, times=8:55:22)

Obj⇒JSON変換

Json#encodeToStringを呼び出します。

内部で対象のクラスのserialize( )が呼び出されます。

    val _oPerson = Person(
        id = 2, name = "Droid", post = "Staff",
        times = LogTime(12, 2, 0)
    )
    val _jPerson = Json.encodeToString(_oPerson)

    Log.i(TAG, "(Serialization) Person Json = ${_jPerson}")

(Serialization) Person Json = {"id":2,"name":"Droid","position":"Staff","times":[12,2,0]}
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