那虻 发表于 2025-8-10 20:36:21

[Python][Go]比较两个JSON文件之间的差异

前言

前段时间同事说他有个需求是比较两个JSON文件之间的差异点,身为DB大神的同事用SQL实现了这个需求,让只会CRUD的我直呼神乎其技。当时用一个一千万多字符、四十多万行的JSON文件来测试,SQL查出来要9秒。周六有时间,拜读了下同事的SQL,打算用Python和Go实现下试试。
测试的json文件如下,其中dst.json从src.json文件复制而来,随便找了个地方改了下。单文件为409510行,字符数为11473154左右。
$ wc -ml ./src.json dst.json
409510 11473154 ./src.json
409510 11473155 dst.json
819020 22946309 总计第三方库jsondiff

先在网上搜了下有没有现成的第三方库,找到一个叫jsondiff的第三方python库。使用pip安装后,用法如下
import json
import jsondiff
import os
from typing import Any

def read_json(filepath: str) -> Any:
    if not os.path.exists(filepath):
      raise FileNotFoundError(filepath)
    try:
      with open(filepath, "r") as f:
            data = json.load(f)
    except json.JSONDecodeError as e:
      raise Exception(f"{filepath} is not a valid json file") from e
    else:
      return data
   
if __name__ == "__main__":
    src_data = read_json("src.json")
    dst_data = read_json("dst.json")

    diffs = jsondiff.diff(src_data, dst_data)
    print(diffs)运行测试
$ /usr/bin/time -f 'Elapsed Time: %e s Max RSS: %M kbytes' python third.py
{'timepicker': {'time_options': {insert: [(7, '7dd')], delete: }}}
Elapsed Time: 1576.30 s Max RSS: 87732 kbytes运行时间太长了,接近半小时,肯定不能拿给别人用。
Python-仅用标准库

只试了jsondiff这一个第三方库,接下来打算直接参考同事那个SQL的思路,自己只用标准库实现一个。
from typing import Any, List
import json
import os
from dataclasses import dataclass
from collections.abc import MutableSequence, MutableMapping

@dataclass
class DiffResult:
    path: str
    kind: str
    left: Any
    right: Any

def add_path(parent: str, key: str) -> str:
    """将父路径和key name组合成完整的路径字符串"""
    if parent == "":
      return key
    else:
      return parent + "." + key
   
def read_json(filepath: str) -> Any:
    if not os.path.exists(filepath):
      raise FileNotFoundError(filepath)
    try:
      with open(filepath, "r") as f:
            data = json.load(f)
    except json.JSONDecodeError as e:
      raise Exception(f"{filepath} is not a valid json file") from e
    else:
      return data
   
def collect_diff(path: str, left: Any, right: Any) -> List:
    """比较两个json数据结构之间的差异
   
    Args:
      path (str): 当前路径
      left (Any): 左侧数据
      right (Any): 右侧数据

    Returns:
      List: 差异列表
    """
    diffs: List = []

    if isinstance(left, MutableMapping) and isinstance(right, MutableMapping):
      # 处理字典:检查 key 的增删改
      all_keys = set(left.keys()) | set(right.keys())# 左右两边字典中所有键的并集,用于后续比较这些键在两个字典中的存在情况及对应的值
      for k in all_keys:
            l_exists = k in left
            r_exists = k in right
            key_path = add_path(path, k)

            if l_exists and not r_exists:# 如果一个键只存在于left,则记录为 removed 差异
                diffs.append(DiffResult(key_path, "removed", left=left))
            elif not l_exists and r_exists:# 如果一个键只存在于 right,则记录为 added 差异
                diffs.append(DiffResult(key_path, "added", right=right))
            else:
                # 都存在,递归比较这两个键对应的值
                diffs.extend(collect_diff(key_path, left, right))

    elif isinstance(left, MutableSequence) and isinstance(right, MutableSequence):
      # 处理列表:按索引比较
      max_len = max(len(left), len(right))# 找两个列表中最长的长度
      for i in range(max_len):
            l_exists = i < len(left)
            r_exists = i < len(right)
            idx_path = f"{path}[{i}]"

            lv = left if l_exists else None
            rv = right if r_exists else None

            if l_exists and not r_exists:# 某个索引的元素只存在于 left,则记录为 removed 差异
                diffs.append(DiffResult(idx_path, "removed", left=lv))
            elif not l_exists and r_exists:# 某个索引的元素只存在于 right,则记录为 added 差异
                diffs.append(DiffResult(idx_path, "added", right=rv))
            else:# 都存在,递归比较这两个索引对应的值
                diffs.extend(collect_diff(idx_path, lv, rv))

    else:
      # 基本类型或类型不一致
      if left != right:
            diffs.append(DiffResult(path, "modified", left=left, right=right))

    return diffs

if __name__ == "__main__":
    src_dict = read_json("src.json")
    dst_dict = read_json("dst.json")

    diffs = collect_diff("", src_dict, dst_dict)
    if len(diffs) == 0:
      print("No differences found.")
    else:
      print(f"Found {len(diffs)} differences:")
      for diff in diffs:
            match diff.kind:
                case "added":
                  print(f"Added: {diff.path}, {diff.right}")
                case "removed":
                  print(f"Removed: {diff.path}, {diff.left}")
                case "modified":
                  print(f"Modified: {diff.path}, {diff.left} -> {diff.right}")

    # print(diffs)运行测试
$ /usr/bin/time -f 'Elapsed Time: %e s Max RSS: %M kbytes' python main.py
Found 1 differences:
Modified: timepicker.time_options, 7d -> 7dd
Elapsed Time: 0.46 s Max RSS: 87976 kbytes只要 0.46 秒就能比较出来差异点,单论比较性能来说,比jsondiff要好很多。
Go实现

再换go来实现个命令行工具,同样只需要用标准库即可。
package main

import (
        "encoding/json"
        "flag"
        "fmt"
        "io"
        "os"
)

var (
        src_file string
        dst_file string
)

type DiffResult struct {
        Pathstring
        Kindstring
        Leftany
        Right any
}

func addPath(parent, key string) string {
        if parent == "" {
                return key
        }
        return parent + "." + key
}

func collectDiff(path string, left, right any) []DiffResult {
        var diffs []DiffResult

        switch l := left.(type) {
        case mapany:
                if r, ok := right.(mapany); ok {
                        for k, lv := range l {
                                rk, exists := r
                                if !exists {
                                        diffs = append(diffs, DiffResult{
                                                Path:addPath(path, k),
                                                Kind:"removed",
                                                Left:lv,
                                                Right: nil,
                                        })
                                } else {
                                        diffs = append(diffs, collectDiff(addPath(path, k), lv, rk)...)
                                }
                        }

                        for k, rv := range r {
                                if _, exists := l; !exists {
                                        diffs = append(diffs, DiffResult{
                                                Path:addPath(path, k),
                                                Kind:"added",
                                                Left:nil,
                                                Right: rv,
                                        })
                                }
                        }
                } else {
                        diffs = append(diffs, DiffResult{
                                Path:path,
                                Kind:"modified",
                                Left:left,
                                Right: right,
                        })
                }
        case []any:
                if r, ok := right.([]any); ok {
                        // 比较 slice(这里简化:按索引比较)
                        maxLen := len(l)
                        if len(r) > maxLen {
                                maxLen = len(r)
                        }
                        for i := 0; i < maxLen; i++ {
                                var lv, rv any
                                var lExists, rExists bool

                                if i < len(l) {
                                        lv = l
                                        lExists = true
                                }
                                if i < len(r) {
                                        rv = r
                                        rExists = true
                                }

                                switch {
                                case lExists && !rExists:
                                        diffs = append(diffs, DiffResult{
                                                Path:fmt.Sprintf("%s[%d]", path, i),
                                                Kind:"removed",
                                                Left:lv,
                                                Right: nil,
                                        })
                                case !lExists && rExists:
                                        diffs = append(diffs, DiffResult{
                                                Path:fmt.Sprintf("%s[%d]", path, i),
                                                Kind:"added",
                                                Left:nil,
                                                Right: rv,
                                        })
                                case lExists && rExists:
                                        diffs = append(diffs, collectDiff(fmt.Sprintf("%s[%d]", path, i), lv, rv)...)
                                }
                        }
                } else {
                        diffs = append(diffs, DiffResult{
                                Path:path,
                                Kind:"modified",
                                Left:left,
                                Right: right,
                        })
                }
        default:
                if fmt.Sprintf("%v", left) != fmt.Sprintf("%v", right) {
                        diffs = append(diffs, DiffResult{
                                Path:path,
                                Kind:"modified",
                                Left:left,
                                Right: right,
                        })
                }
        }
        return diffs
}

func readJSON(r io.Reader) (mapany, error) {
        var data mapany
        decoder := json.NewDecoder(r)
        if err := decoder.Decode(&data); err != nil {
                return nil, err
        }
        return data, nil
}

func main() {
        flag.StringVar(&src_file, "src", "src.json", "source file")
        flag.StringVar(&dst_file, "dst", "dst.json", "destination file")
        flag.Parse()
        srcFile, err := os.Open(src_file)
        if err != nil {
                fmt.Fprintf(os.Stderr, "Error opening src.json: %v\n", err)
                return
        }
        defer srcFile.Close()

        dstFile, err := os.Open(dst_file)
        if err != nil {
                fmt.Fprintf(os.Stderr, "Error opening dst.json: %v\n", err)
                return
        }
        defer dstFile.Close()

        srcJson, err := readJSON(srcFile)
        if err != nil {
                fmt.Fprintf(os.Stderr, "Error reading src.json: %v\n", err)
                return
        }
        dstJson, err := readJSON(dstFile)
        if err != nil {
                fmt.Fprintf(os.Stderr, "Error reading dst.json: %v\n", err)
                return
        }
        diffs := collectDiff("", srcJson, dstJson)
        if len(diffs) == 0 {
                fmt.Println("No differences found.")
        } else {
                fmt.Printf("%d differences found:\n", len(diffs))
                for _, diff := range diffs {
                        switch diff.Kind {
                        case "added":
                                fmt.Printf("Added: %s: %v\n", diff.Path, diff.Right)
                        case "removed":
                                fmt.Printf("Removed: %s: %v\n", diff.Path, diff.Left)
                        case "modified":
                                fmt.Printf("Modified: %s: %v -> %v\n", diff.Path, diff.Left, diff.Right)
                        }
                }
        }
}运行测试,速度同样很快。
$ /usr/bin/time -f 'Elapsed Time: %e s Max RSS: %Mkbytes' ./diffjson -src ./src.json -dst ./dst.json
1 differences found:
Modified: timepicker.time_options: 7d -> 7dd
Elapsed Time: 0.29 s Max RSS: 117468 kbytes
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