Создание JSON с нуля: doc['key'] = value

Узел полива отчитывался серверу строкой вида temp=21;hum=58;pump=1 — формат придумал я сам и на сервере сам же его разбирал. Через полгода к проекту подключился второй человек, для которого точка с запятой между полями была загадкой, а сторонний сервис вообще отказался принимать что-либо кроме JSON. Пришлось признать: свой текстовый протокол — это вечные разборы на обоих концах, а JSON — формат, который читают все без конвенций.

Свой формат я собирал конкатенацией: String s = "temp="; s += t; и так до конца пакета. Пока в имени узла не оказалась точка с запятой — парсер сервера увидел лишнее поле, а я увидел пустую телеметрию. Сравнение подходов к склейке строк мы делали в уроке про String-конкатенацию: там же вывод, к которому я пришёл на практике, — строки для протоколов собирает библиотека, а не ваши руки. Для JSON этот вопрос закрыт окончательно: serializeJson экранирует и пунктирует сама, а с тех пор в моих протоколах только JSON.

Сборка через документ у нас уже была — в уроке про свой JSON и отправку на сервер и в разборе serializeJson с приёмниками печати (отдельный урок). Здесь добираем низ: само присваивание doc["key"] = value — типы значений, вложенность, массивы, перезапись и очистка. API читается как объявление: положил значение под ключ — ключ появился; положил под существующий — обновился.

План такой: механика присваивания и типы, этажи — вложенные объекты и массивы — с отличиями v6 и v7, жизненный цикл документа при повторных сборках. К концу урока у вас будет полный цикл сборки: от пустого документа до напечатанной телеметрии — и понимание, где в этом цикле живут грабли. В конце — симулятор, где присваивание работает как на плате, и таблица-шпаргалка по типам.

Базовая форма — три строки: doc["temp"] = 21.4; doc["node"] = "dacha1"; doc["pump"] = true;. Слева ключ, справа значение любого поддержанного сорта: число целое или с точкой, строка, true/false, null. Тип библиотека выводит из выражения справа и сама оформит печать: число без кавычек, строка в кавычках, булево словом true или false. Дробь — только с точкой: 21,4 с запятой запишется как два значения, та же ловушка, что и при разборе из первого урока синтаксиса JSON.

Перезапись ключа обновляет значение: doc["temp"] = 20.9 после 21.4 оставит один ключ temp с новым числом — так обновляют телеметрию без пересборки. Порядок полей в печатном JSON — порядок первого появления ключа: документ получается предсказуемым и в логах читается глазами. Удалить поле можно doc.remove("key") — пригождается, когда поле стало неактуальным, а пустая пара смутит принимающего. Положить явный null — doc["rain"] = nullptr: в печати будет "rain":null, и читатель отличит «данных нет» от честного нуля — та же дисциплина, что при чтении через isNull в уроке про чтение полей. И не забывайте про тип слева при чтении: собранный документ читается теми же doc["key"], что и разобранный из сети.

Разница версий минимальна: присваивание скаляров в v6 и v7 одинаково. Расходятся этажи — вложенные объекты и массивы, — там дам оба варианта записи.

Про строки одна тонкость, о которой стоит знать заранее: в седьмой версии библиотека копирует строки внутрь документа, и присвоенная String может спокойно умереть — значение остаётся. В шестой версии const char* хранился указателем: строка-литерал жила вечно, а вот String или буфер — только до первого изменения. Мы ловили это в уроке про чтение полей на примере повисшего указателя; при сборке правило простое: положили String в v6 — не держите указатель на неё, а лучше сразу v7. Документу всё равно, откуда строка — литерал, String или буфер: форма присваивания одна.

Вложенный объект собирается цепочкой присваиваний: doc["sens"]["temp"] = 21.4 — промежуточный объект sens создастся сам. В v6 явный путь: JsonObject sens = doc.createNestedObject("sens"); и дальше sens["temp"] = 21.4. Явная форма ценна, когда этаж надо передать в функцию или наполнить в цикле — держите ссылку и работайте с ней.

Массив: в v6 — JsonArray day = doc.createNestedArray("day"); day.add(18); day.add(20);. В v7 то же самое одной строкой: JsonArray day = doc["day"].to<JsonArray>(); — после чего add() хоть в цикле. Правка элемента по индексу — doc["day"][1] = 99; — работает после создания. Журнал показаний за сутки собирают массивом из объектов: взяли массив, добавили в него объекты — в v7 это doc.add<JsonObject>() для элемента-объекта, в v6 — createNestedObject() уже у массива.

Повторные сборки: перед новой порцией данных — doc.clear(). Перезапись обновляет существующие ключи, но состав полей не меняет: если в прошлой сборке было поле vent, а в новой его нет — оно уедет на сервер молча, и неделю можно искать, откуда взялся чужой режим. clear стоит две буквы в коде и делает сборку честной: новый документ с нуля, никакого прошлого. Замер measureJson перед печатью — та же страховка, что при отправке в буфер: сначала увидели длину, потом печатали.

И про производительность: сборка из сотни присваиваний занимает на Uno микросекунды — сотни тактов на ключ. Дольше всё, что после: печать в Serial, отправка в сеть, запись на карту. Поэтому оптимизируют не присваивания, а канал: compact-печать вместо pretty для сети, pretty — для отладки; это различие мы уже считали в уроке про serializeJson.

Присваивание движок книги ведёт как на плате: кладите значения ключами, печатайте serializeJson и serializeJsonPretty, замеряйте measureJson, проверяйте containsKey, чистите clear. Одна форма записи в сим-скетче — точечная: doc.temp = 21.4 — движок понимает только точку; на плате привычнее doc["temp"], они равнозначны. Этажи — вложенные объекты и массивы — в симе не собираются: их путь показал code-блок для настоящей платы. Зато плоская сборка в симе настоящая: что положили присваиванием — то и напечаталось.

Скетч ниже проходит весь жизненный цикл за один setup: сборка телеметрии, печать в двух форматах, замер длины, перезапись показания, проверка ключа — и вторая сборка с чистого листа для соседнего узла.

Числа в скетче реальные: компактная печать телеметрии — 51 байт, после перезаписи показания столько же, состав-то не менялся; pretty-версия раздувается на отступах и переводах строк; сборка второго узла после clear — 31 байт. Перезапись temp видно глазами: в первой печати 21.4, во второй 20.9; флаг pump уехал в JSON словом true — библиотека оформила булево сама.

Присваивание замыкает арифметику раздела: чужие ответы читаем фильтрами с лимитом на массивах, свои собираем ключами с clear между сборками. Остаётся применить: собранный документ печатается в брокера строкой serializeJson(doc, client) — рецепт из урока про публикацию в MQTT — или уезжает телом запроса, как в уроке про HTTP POST. Домашнее задание: соберите телеметрию своей платы — два показания, булев флаг и имя узла — и отправьте по MQTT или POST; принимающую сторону проверьте печатью в Serial с замером measureJson до отправки. Если принимающая сторона — вторая плата, разбор своего пакета вы уже умеете: deserializeJson из первых уроков раздела. Полный круг «собрал — отправил — разобрал» стоит прогнать хотя бы между двумя скетчами: на этом замыкается вся арифметика раздела.