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JSON

以 Javascript 为基础的一种轻量级的数据交换语言。

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JSON（JavaScript Object Notation, /ˈdʒeɪsən/）是由美國程式設計師道格拉斯·克羅克福特構想和設計的一種輕量級資料交換格式。其內容由屬性和值所組成，因此也有易於閱讀和處理的優勢。JSON是獨立於程式語言的资料格式，其不僅是JavaScript的子集，也採用了C語言家族的習慣用法，目前也有許多程式語言都能夠將其解析和字串化，其廣泛使用的程度也使其成為通用的資料格式。

JSON
扩展名
.json
互联网媒体类型
application/json
类型代码（英语：Type code）TEXT
统一类型标识public.json
格式类型数据交换
扩展自JavaScript
标准RFC 7159, ECMA-404
网站json.org

簡介

JSON格式是1999年《JavaScript Programming Language, Standard ECMA-262 3rd Edition》的子集合，所以可以在JavaScript以eval()函式（javascript通过eval()调用解析器）读入。不过这并不代表JSON无法使用于其他语言，事实上几乎所有与网络开发相关的语言都有JSON函式库。

JSON的基本数据类型：

  • 数值：十进制数，不能有前导0，可以为负数，可以有小数部分。还可以用e或者E表示指数部分。不能包含非数，如NaN。不区分整数与浮点数。JavaScript用双精度浮点数表示所有数值。
  • 字串：以双引号""括起来的零个或多个Unicode码位。支持反斜杠开始的转义字符序列。
  • 布尔值：表示为true或者false。
  • 陣列：有序的零个或者多个值。每个值可以为任意类型。数组使用方括号[]包裹。多个数组元素之间用逗号,分隔，形如：[value, value]。
  • 物件：若干无序的“键-值对”(key-value pairs)，其中键只能是字符串[1]。建议但不强制要求对象中的键是独一无二的。对象以花括号{}包裹。多个键-值对之间使用逗号,分隔。键与值之间用冒号:分隔。
  • 空值：值写为null

token（6种标点符号、字符串、数值、3种字面量）之间可以存在有限的空白符并被忽略。四个特定字符被认为是空白符：空格符、水平制表符、回车符、换行符。空白符不能出现在token内部（但空格符可以出现在字符串内部）。JSON标准不允许有字节序掩码，不提供注释的句法。 一个有效的JSON文档的根节点必须是一个对象或一个数组。

JSON交换时必须编码为UTF-8。[2]转义序列可以为：“\\”、“\"”、“\/”、“\b”、“\f”、“\n”、“\r”、“\t”，或Unicode16进制转义字符序列（\u后面跟随4位16进制数字）。对于不在基本多文種平面上的码位，必须用UTF-16代理对（surrogate pair）表示，例如对于Emoji字符——喜極而泣的表情（U+1F602 😂 FACE WITH TEARS OF JOY）在JSON中应表示为： 

{ "face": "😂" }
// or
{ "face": "\uD83D\uDE02" }

JSON的格式描述可以參考RFC 4627。

应用领域

元数据和架构

JSON文本的官方媒体类型是双引号，这一点在大多数现代的安装中都采用了这种类型。由于传统原因，许多服务提供商、浏览器、服务器、Web 应用程序、库、框架和API也支持非官方的 MIME 类型 或内容类型。值得注意的例子包括谷歌搜索API，雅虎，脸书的API，Lift，和Dojo Toolkit。JSON 架构指定一种基于 JSON 的格式，用于定义用于验证、文档和交互控制的 JSON 数据的结构。它为给定应用程序所需的 JSON 数据以及如何修改该数据提供协定。JSON架构基于XML架构（XSD）中的概念，但基于JSON。与在 XSD 中一样，相同的序列化/反序列化工具可用于架构和数据，并且它是自描述的。它在IETF的互联网草案中指定，目前为2020-12年草案，于2021年1月28日发布。有几个验证器可用于不同的编程语言，每个验证器都有不同程度的一致性。标准文件扩展名为 .json。JSON 标准不支持对象引用，但存在基于 JSON 的对象引用的 IETF 草案标准。

WEB开发

JSON最开始被广泛的应用于WEB应用的开发。不過目前JSON使用在JavaScript、Java、Node.js、C#應用的情況比較多，PHP等開發的WEB應用主要還是使用XML。

NoSQL数据库

相对于传统的关系型数据库，一些基于文档存储的NoSQL非关系型数据库选择JSON作为其数据存储格式，比较出名的产品有：MongoDB、CouchDB、RavenDB等。

举例

{
     "firstName": "John",
     "lastName": "Smith",
     "sex": "male",
     "age": 25,
     "address": 
     {
         "streetAddress": "21 2nd Street",
         "city": "New York",
         "state": "NY",
         "postalCode": "10021"
     },
     "phoneNumber": 
     [
         {
           "type": "home",
           "number": "212 555-1234"
         },
         {
           "type": "fax",
           "number": "646 555-4567"
         }
     ]
 }

这种JSON格式也被不少游戏（如Minecraft）或應用軟體用来当作的部分数据存储的格式： 

[
     {
          "text": "This is the text",
          "color": "dark_red",
          "bold": "true",
          "strikethough": "true",
          "clickEvent":
               {
                    "action": "open_url",
                    "value": "zh.wikipedia.org"
               },
          "hoverEvent":
               {
                    "action": "show_text",
                    "value":
                    {
                         "extra": "something"
                    }
               }
     },
     {
          "translate": "item.dirt.name",
          "color": "blue",
          "italic": "true"
     }
]

安全問題

读取JSON

由於JSON是JavaScript的子集，所以一般都會使用eval()作為讀取資料的方式，如果是针对可靠的数据来源，在不支持原生JSON解析的浏览器上面这是最快速的方法。然而由于eval方法同样可以执行任意的JavaScript代码，因此当数据来源不可靠时则可能产生安全问题。如下面的例子，直接用eval执行时会跳转： 

var json= eval("{message:(function (){ window.location='http://zh.wikipedia.org/wiki/JSON#.E5.AE.89.E5.85.A8.E6.80.A7.E5.95.8F.E9.A1.8C'; })()}");

其中一種防止不安全程式碼出現的解決辦法，是通过浏览器原生支持的JSON.parse(str)方法讀取JSON資料，目前已经得到大部分主流浏览器的支持（IE8+，Firefox 3.5+，Chrome4+/Safari4+，Opera10+），在不支持原生JSON对象的浏览器上面可以使用parseJSON方法进行读取[3]，parseJSON採用解析器驗證讀入的程式碼是否真的是JSON程式碼，這樣就更安全。但由於這是用模擬的方式讀取，速度上會比eval()慢。

跨站存取問題

另外一個安全上的問題則是跨站請求偽造（Cross-site request forgery，簡稱CSRF或XSRF）。這個問題在Javascript中的狀況是，由於Javascript採用了稱為「沙盒」的機制，這種機制限制Javascript引擎僅能引入同一個站點的程式碼，因而某種程度上提高了安全性。

数据结构

JSON的基本数据类型有：

数字：带符号的十进制数，可以包含小数部分，可以使用指数 E 表示法，但不能包含 NaN 等非数字。 该格式不区分整数和浮点数。 JavaScript 对其所有数值使用 IEEE-754 双精度浮点格式（后来也支持 BigInt[4]），但其他实现 JSON 的语言可能对数字进行不同的编码。

字符串：零个或多个 Unicode 字符的序列。 字符串用双引号分隔并支持反斜杠转义语法。

布尔值：值 true 或 false

数组：零个或多个元素的有序列表，每个元素可以是任何类型。 数组使用带有逗号分隔元素的方括号表示法。

对象：名称-值对的集合，其中名称（也称为键）是字符串。 当前的 ECMA 标准声明：“JSON 语法不对用作名称的字符串施加任何限制，不要求名称字符串是唯一的，并且不对名称/值[5]对的顺序赋予任何意义。” 对象用大括号分隔，并使用逗号分隔每一对，而在每一对内，冒号“:”字符将键或名称与其值分隔开。

null：一个空值，使用 null 这个词

與其他格式的比較

XML

JSON與XML最大的不同在於XML是一個完整的標記語言，而JSON不是。這使得XML在程式判讀上需要比較多的功夫。主要的原因在於XML的設計理念與JSON不同。XML利用標記語言的特性提供了絕佳的延展性（如XPath），在数据存储，扩展及高级检索方面具备对JSON的优势，而JSON则由于比XML更加小巧，以及浏览器的内建快速解析支持，使得其更适用于网络数据传输领域。

MessagePack

MessagePack宣称比JSON更短小，快速。

格式化工具

JSON格式取代了XML给网络传输带来了很大的便利，但是却没有了XML的一目了然，尤其是JSON数据很长的时候，会让人陷入繁琐复杂的数据节点查找中。开发者可以通过在线JSON格式化工具，来更方便的对JSON数据进行节点查找和解析。

參考文獻

  1. ^ MDN-JSON标准. [2021-10-30]. （原始内容存档于2022-04-03）. 
  2. ^ The JavaScript Object Notation (JSON) Data Interchange Format. IETF. December 2017 [16 February 2018]. （原始内容存档于2021-01-20）. 
  3. ^ JSON and Browser Security. [2007-07-14]. （原始内容存档于2020-07-16）. 
  4. ^ BigInt - MDN Web Docs Glossary: Definitions of Web-related terms | MDN. developer.mozilla.org. 2023-06-08 [2023-06-12] （美国英语）. 
  5. ^ ECMA-404. Ecma International. [2023-06-12] （美国英语）. 
  1. Apple捷徑 （页面存档备份，存于互联网档案馆）

參閱

外部連結

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