JSON概覽
JSON（JavaScript Object Notation）是一種基于文本的數據交換格式。無論你的應用是用哪種開發語言編寫的（Java/EE，Ruby，PHP，C#/.Net等等），你都可以使用JSON來通過網絡進行數據交互和處理。幾乎所有的編程語言都有很好的庫或第三方工具來提供基于JSON的API支持，因此你可以非常方便地使用任何自己喜歡的編程語言來處理JSON數據。而另一方面隨著REST、像MongoDB這樣的NoSQL技術或標準的廣泛使用，JSON也正成為一種被推薦的數據交互格式。
JSON是在2001年，由Douglas Crockford創建的，并且被IETF(Internet Engineering Task Force)定義為RFC 4627標準，詳請參考：http://tools.ietf.org/html/rfc4627。JSON的媒體類型被定義為 application/json，而文件的后綴為.json。
JSON是什么
JSON是一種簡單數據格式，它有三種數據結構：
- 鍵值對 —— Name/Value (Key/Value)
- 對象 —— Object
- 數組 —— Arrays
一個有效的JSON文檔需要被包含在一對花括號內
{ JSON-Data }
請注意，有些開發社區或線上文檔直接將上面的JSON文檔稱為JSON字符串，這兩者的意思是一樣的。
為什么使用JSON
JSON被認為是XML的很好替代者。因為JSON的可讀性非常好，而且它沒有像XML那樣包含很多冗余的元素標簽，這使得應用在使用JSON進行網絡傳輸以及進行解析處理的速度更快，效率更高。
鍵值對 —— Name/Value
鍵值對是JSON中最基本的數據結構：
{
“firstName”: “John”
}
在上面的例子中屬性"firstName"是用一對雙引號括起來的一個字符串。而它的值"John"在這個例子中也是一個字符串，當然它還可以是其他類型，具體可參考后面數據類型的章節。在市面上很多的產品或技術聲稱他們使用的是JSON數據格式，但他們在定義屬性時，并沒有用雙引號將屬性名稱括起來，其實這是違反JSON定義標準的。
對象 —— Object
一個JSON對象是包含了一組未排序鍵值對的集合。下面例子中的address就是一個JSON對象：
{
“address” : {
“line1” : “555 Main Street”,
“city” : “Denver”,
“stateOrProvince” : “CO”,
“zipOrPostalCode” : “80202”,
“country” : “USA”
}
}
上面的例子中address對象包含了5個屬性，它們之間用,進行分割。
數組 —— Array
JSON中[]來包含數組元素，參考下面的例子：
{
“people” : [
{ “firstName”: “John”, “lastName”: “Smith”, “age”: 35 },
{ “firstName”: “Jane”, “lastName”: “Smith”, “age”: 32 }
]
}
數據類型
JSON中的數值（鍵值對中的值）可以是以下任意一種：
- Object
- Array
- String
- Number
- Boolean
- null
Number
數值類型數據可以是整型也可以是雙精度的浮點型數據。下面是一些示例：
“age”: 29
“cost”: 299.99
“temperature”: -10.5
“speed_of_light”: 1.23e11
“speed_of_light”: 1.23e+11
“speed_of_light”: 1.23E11
“speed_of_light”: 1.23E+11
上面的屬性（如age等）都是用雙引號括起來的字符串，而數值是不需要用雙引號括起來的。你可以在數值前加上-號來表示負數，也可以采用科學計數法。但不能在數值前加0或使用16進制來表示一個數值。
Boolean
JSON中的Boolean值可以用true或false來表示。
{
“emailValidated” : true
}
Boolean值也不需要使用雙引號來修飾。
null
嚴格來說null并不是一個數據類型，但它非常重要，它表示一個屬性或元素沒有值。因此請注意 ' ' 表示的是空字符串，而null表示的才是空值。
{
“age” : null
}
代碼注釋
JSON不允許在JSON文檔或字符串中添加注釋。注釋功能最早在JSON中是存在的，但開發者們錯誤地使用了它來輔助JSON數據的解析，當Douglas Crockford意識到這種不好的使用實踐后，便取消了注釋功能，以保證JSON在不同計算平臺間作為交互數據格式的特性。
樣式
你可能已經注意到了在之前的例子中，所有的屬性名稱都使用了駝峰式的命名規則。這并不是JSON的一個標準要求，但這能夠幫助提高JSON文檔的可讀性，因此作為一個事實標準在所有JSON應用中被使用。
語法
Douglas Crockford 在他的JSON網站http://www.json.org/中，給出了所有JSON語法語義的說明。另外還有一個iOS App JSON Pro FREE可以用來通過示例學習或參考JSON。
JSON校驗
一個文本文檔或字符串必須遵守JSON的語法定義，才能被視作一個有效的JSON文檔。JSON文檔是否有效非常重要，因為它直接決定了，你的JSON數據能否在不同的應用中被正確地解析和使用。JSONLint提供了一個可交互的Web版JSON校驗工具，你只需要將你的JSON文檔粘貼進去，并點擊校驗按鈕，它便會自動進行校驗，并將問題顯示在下方。
在上面這個例子中，這個JSON對象的city屬性沒有加上雙引號，導致校驗失敗。在返回的提示中，顯示了“Expecting 'STRING', got 'undefined'”錯誤。
JSONLint也提供了一個可以在Chrome中直接使用的插件。
JSON數據模型
在應用中手工編寫JSON文檔，會很枯燥并容易出錯。為了防止這樣的惡錯誤 ，你可以使用JSONPad或JSON Editor Online這樣的工具，它們能夠幫助你構建JSON邏輯模型（類似于UML）,然后通過模型生成JSON文檔。
JSON Editor Online
[ JSON Editor Online] (http://jsoneditoronline.org/) 是一個在線JSON數據建模工具，他也提供了一個Chrome插件可以使用。
瀏覽器中的JSON
Firefox和Chrome都提供了一些很好的插件方便開發人員查看或處理JSON數據。
REST Client
Rest Client是Firefox中的一個擴展應用。他能夠幫助開發人員在瀏覽器中調試REST風格的Web Service。它最大的優點是能將返回的JSON數據結果，以很好的格式顯示出來。
JSONView
JSONView是一個FireFox和Chrome上的插件，能夠很好地將JSON數據打印出來，從而大大提高了JSON數據的可讀性。
JSON與AJAX
AJAX可能是使用JSON數據中最常見的場景了。下面的這段代碼示例，通過jQuery來調用一個REST風格的Web Service，并處理返回的JSON對象。
$.getJSON(‘http://example/service/addresses/home/1’,
function(data) {
var address = JSON.parse(data);
console.log(“Address Line 1 = “ + address.line1);
}
);
在上面的這段代碼中，$getJSON（這是一種jQuery中$.ajax()標準調用的一種縮寫形式）會發起一個HTTP GET 請求，調用Web Service，之后在它的隱式回調函數中，獲取返回的data數據，并通過JSON.parse()方法將返回的數據轉換為JSON對象。之后便可以像獲取普通屬性那樣（address.line1）獲取對象的屬性數值了。
JSON與JAVA
Jackson是JAVA中用來處理JSON的一個第三方庫。它很有名，并且提供了一組非常好用的JSON API。下面就是它的一個例子：
import java.io.Writer;
import java.io.StringWriter;
import org.codehaus.jackson.map.ObjectMapper;
public class Address {
private String line1;
private String city;
private String stateOrProvince;
private String zipOrPostalCode;
private String country;
public Address() {}
public String getLine1() {
return line1;
}
public void setLine1(line1) {
this.line1 = line1;
}
// Remaining getters and setters ...
}
Address addrOut = new Address();
// Call setters to populate addrOut …
ObjectMapper mapper = new ObjectMapper(); // Reuse this.
// Marshal Address object to JSON String.
Writer writer = new StringWriter();
mapper.writeValue(writer, addrOut);
System.out.println(writer.toString());
// Unmarshal Address object from JSON String.
String addrJsonStr =
“{“ +
“\”address\” : {“ +
“\”line1\” : \”555 Main Street\”,” +
“\”city\” : \”Denver\”,”
“\”stateOrProvince\” : \”CO\”,”
“\”zipOrPostalCode\” : \”80202\”,” +
“\”country\” : \”USA\”” +
“}” +
“}”;
Address addrIn = mapper.readValue(addrJsonStr, Address.class);
除了Jackson之外，還有一些其他基于JAVA的第三方JSON API庫。
| API | Source |
|---|---|
| Google GSON | http://code.google.com/p/google-json/ |
| SOJO | http://sojo.sourceforge.net/ |
| org.json (by DouglasCrockford) | http://www.json.org/java |
| json-lib | http://sourceforge.net/projects/json-lib/ |
| json-io | http://code.google.com/p/json-io |
| jsontools | http://jsontools.berlios.de/ |
| jsonbeans | http://code.google.com/p/jsonbeans/ |
JSON與RUBY
Ruby中也有很多與JSON相關的第三方庫，而JSON gem是Ruby自帶的，下面就是它的用法：
require ‘json’
class Address
attr_accessor :line1, :city, :state_or_province,
:zip_or_postal_code, :country
def initialize(line1=’’, city=’’, state_or_province=’’,
zip_or_postal_code=’’, country=’’)
@line1 = line1
@city = city
@state_or_province = state_or_province
@zip_or_postal_code = zip_or_postal_code
@country = country
end
def to_json
to_hash.to_json
end
def from_json!(str)
JSON.parse(str).each { |var, val| send(“#{var}=”, val) }
end
private
def to_hash
Hash[instance_variables.map { |var| [var[1..-1].to_sym,
send(var[1..-1])] }]
end
end
JSON gem的to_json方法將字符串或哈希轉換為JSON。Address對象的to_json方法通過將它的成員轉換成哈希再對哈希值調用to_json，最終將一個Address對象轉換為JSON格式。
addr1 = Address.new(‘555 Main Street’, ‘Denver’, ‘CO’, ‘80231’,
‘US’)
puts addr1.to_json
# Outputs the following …
{“line1”:”555 Main Street”,”city”:”Denver”,”state_or_
province”:”CO”,”zip_or_postal_code”:”80231”,”country”:”US”}
JSON gem的JSON.pase方法則將JSON字符串轉換為哈希。Address對象的from_jason!方法接收一個JSON字符串，然后調用JSON.parse來轉換哈希，然后再在對象上分別設置這些哈希的值。
json_addr = <<END
{
“line1” : “999 Broadway”, “city” : “Anytown”,
“state_or_province” : “CA”, “zip_or_postal_code” : “90210”,
“country” : “USA”
}
END
addr2 = Address.new
addr2.from_json!(json_addr)
除了JSON gem之外，還有以下一些Ruby的JSON第三方庫
| API | Source |
|---|---|
| ActiveSupport JSON | http://api.rubyonrails.org/classes/ActiveSupport/JSON.html |
| Yajl | https://github.com/brianmario/yajl-ruby |
| Oj | https://github.com/ohler55/oj |
JSON與RUBY ON RAILS
Ruby on Rails也提供了將Ruby對象轉換為JSON的功能。下面的例子中的Controller使用了render方法將一個Ruby對象以JSON數據的格式進行輸出。
Rails中的ApplicationController會負責對象與JSON數據之間的互相轉換 。因此，不需要額外調用to_json方法。
JSON SCHEMA
JSON Schema用來定義JSON文檔的結構，它可以被用來驗證和校驗發送或收到的JSON文檔是否有效和規范。JSON Schema本身也是用JSON格式編寫的，它的具體定義可以參考http://json-schema.org。
下面是JSON Schema的部分結構定義：
| 結構 | 描述 |
|---|---|
| type | 對象的數據類型，如Object,array,string,number 等 |
| $schema | 提供Schema版本的URI |
| required | true/false |
| id | 數據元素id |
| properties | 數據元素的校驗屬性，包括最大值，最小值，枚舉等 |
下面是JSON Schema的一個示例
“type”: “object”,
“$schema”: “http://json-schema.org/draft-03/schema”,
“id”: “#”,
“required”: true,
“properties”: {
“registrants”: {
“type”: “array”,
“id”: “registrants”,
“required”: true,
“items”: {
“type”: “object”,
“required”: false,
“properties”: {
“address”: {
“type”: “object”,
“id”: “address”,
“required”: true,
“properties”: {
“city”: {
“type”: “string”,
“id”: “city”,
“required”: true
},
“country”: {
“type”: “string”,
“id”: “country”,
“required”: false
},
“line1”: {
“type”: “string”,
“id”: “line1”,
“required”: true
},
“line2”: {
“type”: “string”,
“id”: “line2”,
“required”: false
},
“postalCode”: {
“type”: “string”,
“id”: “postalCode”,
“required”: true
},
“premise”: {
“type”: “string”,
“id”: “premise”,
“required”: true,
“enum”: [
“work”,
“home”,
“other”
]
},
“stateOrProvince”: {
“type”: “string”,
“id”: “stateOrProvince”,
“required”: true
}
}
},
“firstName”: {
“type”: “string”,
“id”: “firstName”,
“required”: true
},
“lastName”: {
“type”: “string”,
“id”: “lastName”,
“required”: true
},
“phoneNumber”: {
“type”: “object”,
“id”: “phoneNumber”,
“required”: true,
“properties”: {
“channel”: {
“type”: “string”,
“id”: “channel”,
“required”: true,
“enum”: [
“cell”,
“work”,
“home”
]
},
“number”: {
“type”: “string”,
“id”: “number”,
“required”: true
}
}
}
}
}
}
}
}
在上面的Schema中對JSON對象做了以下約束：
- registrants必須是一個數組對象
- phoneNumber的channel必須是cell, work, fax, home中的一個
- address的premise必須是home, work, other中的一個。
一個使用上述JSON Schema的Web Service可以解析和處理下面這個JSON文檔：
{
"registrants": [
{
"firstName": "Fred",
"lastName": "Smith",
"phoneNumber": {
"channel": "cell",
"number": "303-555-1212"
},
"address": {
"premise": "home",
"line1": "555 Broadway NW",
"line2": "# 000",
"city": "Denver",
"stateOrProvince": "CO",
"postalCode": "88888",
"country": "USA"
}
}
]
}
JSON Schema 生成器
我們可以使用JSON Schema生成器來為一個有效的JSON文檔生成對應的Schema。你需要訪問(www.jsonschema.net)，然后按照以下步驟操作：
- 將你的JSON文檔粘貼到右側文本框
- 選擇JSON輸入選項
- 點擊Generate Schema按鈕
JSON Schema 校驗器
我們可以用JSON Schema Validator來保證我們的JSON文檔時有效的。下面是針對不同開發語言的一些常見的JSON Schema 校驗器。
| 校驗器 | 編程語言 | 項目地址 |
|---|---|---|
| JSV | JavaScript | https://github.com/garycourt/JSV |
| Ruby JSON Schema Validator | Ruby | https://github.com/hoxworth/jsonschema |
| json-schemavalidator | Java | https://github.com/fge/json-schema-validator |
| php-json-schema(by MIT) | PHP | https://github.com/hasbridge/php-json-schema |
| JSON.Net | .NET | http://james.newtonking.com/projects/json-net.aspx |
除了上面這些與編程語言相關的校驗器之外，你還可以直接使用在線的JSON Schema校驗器（ http://json-schema-validator.herokuapp.com ），將Schema和JSON文檔粘貼到左側的文本框中，然后點擊Validate按鈕，校驗的結果就會顯示在屏幕右側。
總結
以上，我們已經初步了解了JSON的核心定義和用法，但對于JSON本身來說我們還只是了解了其中很小的一部分，還有許多與它相關的工具或技術可以使用。JSON作為一個數據標準，它已經逐步替代XML成為Internet上最受歡迎的交互數據格式。
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