一、关于JSON

1.1 简介

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，易于人阅读和编写，同时也便于机器解析和生成。它以文本格式存储数据，常用于Web应用中的数据传输，尤其是在客户端和服务器之间。

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1.2 发展

JSON的发展历程可以概括如下：

1. JSON的诞生：

   • JSON的概念最早由Douglas Crockford在2001年提出。当时，Crockford和Chip Morningstar在旧金山湾区的一间车库里测试了一个想法，发出了第一个JSON格式的消息。这个消息实际上是JavaScript代码，但不需要任何特殊解析工作，因为JavaScript解释器可以直接处理它。
   • 最初的JSON信息与JavaScript解释器发生了冲突，因为JavaScript保留了大量的关键字。为了避免冲突，Crockford决定要求所有的JSON键名都加上引号，这样被引号引起来的键名会被JavaScript解释器识别成字符串。
   • Crockford和Morningstar最初想将这种数据格式命名为“JSML”，但由于缩写已被使用，他们最终选择了“JavaScript Object Notation”，即JSON。

2. JSON的发展：

   • 2005年，JSON迎来了一次大爆发。网页设计师和开发者Jesse James Garrett在其博客文章中创造了“AJAX”一词，描述了如何利用JavaScript和XMLHttpRequest构建新型应用程序。虽然AJAX中的“X”代表XML，但Garrett指出JSON可以完全替代XML。
   • 随着AJAX技术的流行，JSON逐渐成为Web应用程序数据交换的主流格式。Google的Gmail和Google Maps等应用广泛采用了AJAX和JSON。

3. JSON的标准化与普及：

   • 2006年，Dave Winer抱怨JSON正在重新发明XML。Crockford回应称，重造轮子的好处是可以得到一个更好的轮子。
   • 2013年，ECMA国际发布了ECMA-404标准，正式定义了JSON的数据交换格式，详细描述了JSON的语法和结构。
   • 2014年，IETF发布了RFC 7159，进一步规范了JSON的语法和使用，详细说明了JSON的解析和生成规则，并明确了JSON与JavaScript的关系。

4. 当今JSON的地位：

   • 目前，JSON已经成为全球应用程序通过互联网通信时的主要数据交换格式。几乎所有的大型企业都采用了JSON，它在十大最受欢迎的Web API接口中占据了绝大多数。
   • JSON也在程序编码级别和文件存储上被广泛采用。在Stack Overflow上，关于JSON的问题越来越多，反映出JSON越来越流行。

JSON的发展历程显示了它从一种简单的数据格式到成为现代Web开发中不可或缺的一部分的转变。随着技术的发展，JSON可能会继续演进，以满足新的需求和挑战。

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1.3 特点

1. 易于理解:

   • JSON格式简洁明了，数据结构清晰，易于人类阅读和编写。

2. 轻量级:

   • 与XML等其他数据格式相比，JSON的语法更加简单，数据量更小，有助于提高网络传输效率。

3. 数据结构:

   • JSON采用键值对的方式表示数据，支持简单的数据类型（字符串、数字、布尔值、数组、对象和null），使得数据结构的表达更加灵活。

4. 跨语言支持:

   • JSON可以被多种编程语言（如JavaScript、Python、Java、C#等）轻松解析和生成，具有良好的跨平台能力。

5. 与JavaScript兼容:

   • JSON源自JavaScript，因此在JavaScript环境中处理JSON数据特别方便，常通过内置的JSON.parse()​和JSON.stringify()​方法进行数据解析和生成。

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1.4 应用场景

1. Web API:

   • JSON常用于RESTful API的数据格式，用于客户端与服务器之间的数据交换。

     例如，一个Web应用可能会向服务器发送一个JSON格式的请求，服务器处理后返回一个JSON格式的响应。这种方式在RESTful API设计中尤为常见。

     // 客户端发送的JSON请求
     {
            
       "userId": "12345",
       "action": "subscribe"
     }
     
     // 服务器返回的JSON响应
     {
            
       "status": "success",
       "message": "User subscribed successfully."
     }
     

     在这个示例中，客户端发送了一个包含用户ID和行动指令的JSON请求，服务器处理后以JSON格式返回状态和消息。

2. 配置文件:

   • 一些应用程序使用JSON格式作为配置文件，因其易读性和结构化特性。

3. 数据存储:

   • NoSQL数据库（如MongoDB）采用JSON或类似的BSON格式存储数据。

4. 异步数据传输:

   • 在AJAX请求中，JSON常作为数据传输格式，使得异步操作更为方便。

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二、JSON语法

JSON（JavaScript Object Notation）的语法规则非常简洁，主要包括以下几个部分：

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2.1 语法规则

• JSON数据由键值对组成，

• 键（Key） : 键必须是字符串，且必须用双引号括起来。例如："name"​。

• 值（Value） : 值可以是字符串、数字、布尔值、对象、数组或 null​。

• 分隔符:

  • 键值对之间用逗号 ,​ 分隔。
  • 在对象中，键和值之间用冒号 :​ 分隔。

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2.2 数据类型

JSON支持以下几种基本数据类型：

1. 字符串（String） :

   • 用双引号 "​ 包围，可以包含 Unicode 字符、转义字符等。
   • 示例: "hello world"​

2. 数字（Number） :

   • 可以是整数或浮点数，不需要引号。
   • 示例: 123​, 45.67​

3. 布尔值（Boolean） :

   • 表示真（true​）或假（false​）。
   • 示例: true​, false​

4. 数组（Array） :

   • 由一个或多个值构成的有序集合。
   • 示例: [1, 2, 3]​ 或 ["apple", "banana"]​

5. 对象（Object） :

   • 键值对的无序集合。
   • 示例: {"key": "value"}​

6. 空值（Null） :

   • 表示空值，用 null​ 表示。
   • 示例: null​

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2.3 基本结构

JSON的数据结构主要由两种形式构成：对象（Object）和数组（Array）。

对象（Object）

• 定义: 对象用大括号 {}​ 包围，内部由一个或多个键值对组成。每个键（Key）是一个字符串，后面跟一个冒号 :​ 和对应的值（Value）。

• 格式:

  {
       
    "key1": value1,
    "key2": value2,
    ...
  }
  

• 示例:

  {
       
    "name": "Alice",
    "age": 30,
    "isStudent": false
  }
  

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数组（Array）

• 定义: 数组用方括号 []​ 包围，内部为有序的值列表，值之间用逗号 ,​ 分隔。

• 格式:

  [
    value1,
    value2,
    ...
  ]
  

• 示例:

  [
    "apple",
    "banana",
    "cherry"
  ]
  

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2.4 其它规则

空格和换行

• JSON标准允许在对象和数组的元素之间、键值对之间以及数组元素之间添加空格、换行符、制表符等空白字符，以增强可读性。

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注释

• 标准的JSON不支持注释。任何形式的注释（如//​或/* */​）都会导致JSON无效。

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转义字符

• 在JSON字符串中，某些特殊字符需要使用转义字符来表示，例如：

  • \"​ 表示双引号
  • \\​ 表示反斜杠
  • \/​ 表示正斜杠
  • \b​ 表示退格符
  • \f​ 表示换页符
  • \n​ 表示换行符
  • \r​ 表示回车符
  • \t​ 表示制表符
• 此外，还可以使用\u​后跟四个十六进制数字来表示Unicode字符。

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大小写敏感

• JSON的键和值对大小写敏感。

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编码

• JSON通常使用UTF-8编码，但也可以是UTF-16或UTF-32。

遵循这些基本规则，就可以创建有效的JSON数据。JSON的简洁性和灵活性使其成为数据交换和配置文件的流行选择。

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三、JSON的扩展和相关技术

JSON除了其基本形式外，还有一些扩展和相关技术，使其在不同场景中更具灵活性和功能性。

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3.1 JSON的扩展

JSONP（JSON with Padding）

• 概念: JSONP是一种允许网页从不同域名请求数据的技术，解决了浏览器的同源策略限制。

• 工作原理: 通过动态创建<script>​标签，返回一个JSON对象，并将其作为回调函数的参数。

• 示例:

  function handleResponse(data) {
       
    console.log(data);
  }
  // 请求示例
  <script src="https://example.com/data?callback=handleResponse"></script>
  

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BSON（Binary JSON）

• 概念: BSON是一种二进制编码的JSON，MongoDB使用这种格式存储数据。

• 特点:

  • 支持更多的数据类型（如Date​和Binary​）。
  • 体积小、解析速度快。
• 用途: 主要用于数据库存储和网络传输，特别是在需要高效存储和查询的情况下。

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JSON5

• 概念: JSON5是对JSON的一种扩展，旨在使其更加灵活和易于书写。

• 特点:

  • 支持单引号和双引号。
  • 支持尾随逗号。
  • 可以省略对象中的键的引号。
  • 支持注释（单行和多行注释）。

• 示例:

  {
       
    name: 'Alice', // 姓名
    age: 30,
    hobbies: [
      'reading',
      'gaming',
    ],
  }
  

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3.2 相关技术

JSON Schema

• 概念: JSON Schema是一种描述JSON数据结构的标准格式。

• 用途: 用于验证JSON数据的结构，确保数据符合预期的格式和类型。

• 示例:

  {
       
    "$schema": "http://json-schema.org/draft-07/schema#",
    "type": "object",
    "properties": {
       
      "name": {
        "type": "string" },
      "age": {
        "type": "integer" },
      "email": {
        "type": "string", "format": "email" }
    },
    "required": ["name", "age"]
  }
  

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RESTful API

• 概念: REST（Representational State Transfer）是一种基于HTTP协议的架构风格，广泛用于网络服务的设计。

• 与JSON的关系: RESTful API通常使用JSON作为数据交换格式，便于客户端与服务器之间的通信。

• 示例: 通过GET请求获取用户数据

  GET /api/users/1 HTTP/1.1
  Accept: application/json
  

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GraphQL

• 概念: GraphQL是一种用于API的查询语言，允许客户端指定所需的数据结构。

• 与JSON的关系: GraphQL通常返回JSON格式的数据，允许灵活的数据请求。

• 示例:

  query {
       
    user(id: 1) {
       
      name
      age
      email
    }
  }
  

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WebSocket

• 概念: WebSocket是一种在客户端和服务器之间建立持久连接的协议。

• 与JSON的关系: WebSocket可以通过JSON格式进行数据交换，适用于实时应用，如聊天应用或在线游戏。

• 示例:

  const socket = new WebSocket('wss://example.com/socket');
  socket.onmessage = function(event) {
       
    const data = JSON.parse(event.data);
    console.log(data);
  };
  

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