JSON 基础知识

你是否曾经疑惑过，当我们提到 JSON 的时候，我们在说什么？JSON 以 JS 开头，那么其与 JavaScript 的联系到底是什么？在这篇文章中，我们将尽可能通俗地了解 JSON 的起源、格式和意义，并解答一些常见的疑惑。

标准 JSON 格式中不可以使用任何形式的注释。

本文仅为了解释方便，使用了注释。在实际使用中请删除所有注释。

一、JSON 是什么

JSON (JavaScript Object Notation，读作 Jason) 是一种轻量级的数据交换格式，是基于 JavaScript 的一个子集。易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成。这些特性使其成为理想的数据交换语言 ^[1]。

Crockford 率先设计并普及了 JSON。源自当年对不依赖 Flash & Java Applet 的实时 Server-to-Browser 通信协议的需求 ^[2]。

二、JSON 的格式

1. 基本结构

JSON 由三种元素组成 ^[1]，包括：

• Object: 记录无序的映射关系，在 Python 中称为字典（dict），在一些语言中被称为映射（map）
• Array: 记录有序的数据集合，在 Python 中称呼为列表（list）
• Value：如其名，记录各种类型的数据，具体类型稍后解释

这些结构都是 language-independent 的，被大部分现代计算机语言以各种形式支持。这使跨编程语言，进行数据交换成为一种可能 ^[1]。

接下来将分别解释上面的概念。

2. JSON 语法

JSON Text 是数据经过序列化后的 JSON 字符串。可以是 Object, Array 和 Value ^[3]。

但是因为 Value 囊括了 Object & Array。所以一个非常简洁明了的等式是：

JSON Text = Value

3. Value

其中 Value 是一个比较特别的元素，包括了不同的类型 ^[1]，包括：

• Object & Array：嵌套的 Object 和 Array
• String：被引号 "" 包住的字符串
• Number：数字，包括 fixed 和 float
• Boolean：布尔值, true 或 false
• Null：空值，在 Python 中对应 None

Value 是一个基本概念，任何作为 Object, Array, String, Number, Boolean, Null 的数据都算作是 Value。

可以理解为只要是 Value 的地方实际上可以是上述任一类型的数据。（包括 JSON Text 的根元素）^{[1] [3]}

如果你略懂一点 Python 的 type hints，那么我想用 Union 来解释 Value 会更加直观：

from typing import Union

Value = Union[Object, Array, str, int, float, bool, None]

4. Object

Object 是 JSON 非常重要的一个组成部分甚至不少人认为 JSON 必须以 {} 作为最外层元素（尽管这并不正确 ^[3]）。

Object 内含有数对 key-value 的映射关系，其形态如下：

{
    "key1": <value1>,
    "key2": <value2>,
    "key3": <value3> // 最后一个元素不可以有逗号
}

在这里 key 必须是一个 String，value 的类型则为 Value。

key 和 value 之间用 : 分隔，key-value 之间用 , 分隔。外面则用 {} 包裹 ^[1]。

前面提到过，Object 也是 Value 的一种 ^[1]，所以 Object 也可以作为 Value 的一部分。看下面这个例子：

{
    "key1": { // 这里 key1 对应的 value 是一个 Object
        "key2": "value" // 这里 key2 对应的 value 是一个 String
    }, 
    "key3": [1, 2, 3] // 这里 key3 对应的 value 是一个 Array
}

5. Array

Array 是 JSON 中的另一个重要元素，其形态如下：

[
    <value1>,
    <value2>,
    <value3> // 最后一个元素不可以有逗号
]

和上面一样，这里的 value 也是 Value 类型的数据。value 之间用 , 分隔，外面则用 [] 包裹。^[1]

同样，这里我们展示一下 Object 和 Array 作为 Value 的一个例子：

[
    [1, 2, 3], // 这里是一个 Array
    {
        "key1": "value1",
    }
]

6. String

String 是 JSON 中的一个基本数据类型，其形态如下：

"Hello, World!"

String 是由 " 包裹的字符序列。String 也是 Value 的一种。^[1]

7. Number

Number 也是 JSON 中的一个基本数据类型，其形态如下：

123456
123.456
123456e-3

这里的 Number 包括了整数和浮点数。Number 也是 Value 的一种。^[1]

8. Boolean

Boolean，布尔值，作为基本类型的它只存在两个不同的数据：

true
false

Boolean 也是 Value 的一种。^[1]

9. Null

Null，空值，比 Boolean 还过分，只有一个数据：

null

Null 也是 Value 的一种。^[1]

三、示例

{
    "name": "cxzlw", // string
    "age": 16, // number
    "gender": "mtf", // also string（夹杂私货）
    "balance": 123.45, // also number
    "is_student": true, // boolean
    "hobbies": [ // array of strings
        "coding",
        "reading",
        "writing"
    ],
    "friends": [ // array of objects
        { // 这里演示的是一个 Object 嵌套在 Array 中，再嵌套在另一个 Object 中
            "name": "Alice",
            "age": 18,
            "is_student": true, 
            "balance": 123.45
        },
        {
            "name": "Bob",
            "age": 19,
            "is_student": false, 
            "balance": 123.45
        } // 末尾不能有逗号
    ] // 注意每个 [ 都要有与之配对的 ]
} // 同样 { 要有配对的 }

四、JSON 的意义

JSON 作为一种数据交换格式，其最大的意义在于其跨语言的特性。JSON 可以被大部分现代编程语言解析，这使得 JSON 成为了一种非常之理想的数据交换格式 ^[1]。

同时，随着前后端分离概念的出现，越来越多网站使用 JSON 格式在前后端之间交换数据。无论是进行 Web 开发，还是反过来进行数据抓取（爬虫），JSON 都是值得掌握的一种数据格式。

在不久后的 TeensCamp3 中，我们将会涉及到使用 JSON 来存储数据的项目。因此提前了解 JSON 的基本知识是非常有必要的。

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1. 介绍 JSON ↩
2. JSON - Wikipedia ↩
3. JSON Grammar - RFC 8259 ↩