JSON (JavaScript Object Notation)

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 17:20, 18 ноября 2016.
JSON (JavaScript Object Notation)
JSON vector logo.png
Расширение файла .json
Интернет-тип носителя application/json
Тип кода TEXT
Однородный идентификатор типа (UTI) public.json
Тип формата Data interchange
Расширенный от JavaScript
Стандарт RFC 7159, ECMA-404
Веб-сайт json.org

JSON (англ. JavaScript Object Notation) - простой формат обмена данными, удобный для чтения и написания как человеком, так и компьютером. Он основан на подмножестве языка программирования JavaScript, определенного в стандарте ECMA-262 3rd Edition - December 1999. JSON - текстовый формат, полностью независимый от языка реализации, но он использует соглашения, знакомые программистам C-подобных языков, таких как C, C++, C#, Java, JavaScript, Perl, Python и многих других. Эти свойства делают JSON идеальным языком обмена данными.


Актуальность

JSON – это простой, основанный на тексте, способ сохранять и передавать структурированные данные. С помощью простого синтаксиса вы можете легко сохранять как простые цифры и строки, так и массивы, объекты, используя при этом не что иное как текст. Так же можно связывать объекты и массивы, что позволяет создавать сложные структуры данных. После создания JSON строки, ее легко можно пересылать в любое приложение или компьютер, так как это всего лишь текст.

JSON имеет много преимуществ:

  • Он компактный
  • Он понятен для людей и легко считывается компьютером
  • Его легко можно преобразовать в программные форматы: числовые значения, строки, булевой формат, нулевое значение, массивы и ассоциативные массивы.
  • Почти все программные языки имеют функции, позволяющие считывать и создавать json формат данных.

Буквально, аббревиатура JSON означает – JavaScript Object Notation. Как описано ранее, этот формат основан на создании объектов, что-то подобное к ассоциативным массивам в других языках программирования.


Синтаксис

Универсальные структуры данных:

  • Коллекция пар ключ/значение. В разных языках, эта концепция реализована как объект, запись, структура, словарь, хэш, именованный список или ассоциативный массив.
  • Упорядоченный список значений. В большинстве языков это реализовано как массив, вектор, список или последовательность.

Почти все современные языки программирования поддерживают их в какой-либо форме. Логично предположить, что формат данных, независимый от языка программирования, должен быть основан на этих структурах. В нотации JSON это выглядит так:

  • объект - неупорядоченный набор пар ключ/значение. Объект начинается с { (открывающей фигурной скобки) и заканчивается} (закрывающей фигурной скобкой). Каждое имя сопровождается : (двоеточием), пары ключ/значение разделяются , (запятой).
1.gif
  • Массив - упорядоченная коллекция значений. Массив начинается с [ (открывающей квадратной скобки) и заканчивается ] (закрывающей квадратной скобкой). Значения разделены , (запятой).
2.gif
  • Число представляется так же, как в C или Java, кроме того, что используется толко десятичная система счисления.
3.gif
  • Строка - коллекция нуля или больше символов Unicode, заключенная в двойные кавычки, используя \ (обратную косую черту) в качестве символа экранирования. Символ представляется как односимвольная строка. Похожий синтаксис используется в C и Java.
4.gif

Использование

Более всего, json используется для обмена данными между javascript и серверной стороной (php). Другими словами, для технологии ajax. Это очень удобно, когда вы передаете несколько переменных или целые массивы данных.

Как это выглядит на примере:

  1. Пользователь кликает по превьюшке картинки
  2. JavaScript обрабатывает это событие и посылает ajax запрос к PHP скрипту, передавая ID картинки.
  3. На сервере, php получает описание картинки, имя картинки, адрес к большому изображению и другую информацию из базы данных. Получив, преобразовывает в JSON формат и отправляет обратно на страницу пользователя.
  4. JavaScript получает ответ в виде JSON, обрабатывает данные, формирует html код и выводит увеличенное изображение с описанием и другой информацией.

Так происходит увеличение картинки, без перезагрузки страницы в браузере. Это очень удобно, когда нам необходимо получить частичные данные, или передать небольшой объем информации на сервер.

Всеми любимый jQuery, имеет функции getJSON() и parseJSON(), которые помогают работать с форматом через ajax запросы.

Пример JSON кода:

        
<script type="text/javascript">
var cart = {
  "orderID": 12345,
  "shopperName": "John Smith",
  "shopperEmail": "johnsmith@example.com",
  "contents": [
    {
      "productID": 34,
      "productName": "SuperWidget",
      "quantity": 1
    },
    {
      "productID": 56,
      "productName": "WonderWidget",
      "quantity": 3
    }
  ],
  "orderCompleted": true
};
</script>

Сравнение JSON с XML

В большинстве случаев, вы будете думать о JSON как альтернативе XML формату – по крайней мере в рамках веб приложений. Концепция Ajax, в оригинале использует XML для обмена данными между сервером и браузером, но в последние годы JSON стал более популярным для передачи ajax данных. Хотя XML это испытанная и хорошо тестированная технология которой пользуются множество приложений, преимущества JSON формата в том, что он более компактный и более прост в написании и чтении.

Вот вышеописанный JSON пример, только переписанный в XML формате:

      
<object>
  <property>
    <key>orderID</key>
    <number>12345</number>
  </property>
  <property>
    <key>shopperName</key>
    <string>John Smith</string>
  </property>
  <property>
    <key>shopperEmail</key>
    <string>johnsmith@example.com</string>
  </property>
  <property>
    <key>contents</key>
    <array>
      <object>
        <property>
          <key>productID</key>
          <number>34</number>
        </property>
        <property>
          <key>productName</key>
          <string>SuperWidget</string>
        </property>
        <property>
          <key>quantity</key>
          <number>1</number>
        </property>        
      </object>
      <object>
        <property>
          <key>productID</key>
          <number>56</number>
        </property>
        <property>
          <key>productName</key>
          <string>WonderWidget</string>
        </property>
        <property>
          <key>quantity</key>
          <number>3</number>
        </property> 
      </object>
    </array>
  </property>
  <property>
    <key>orderCompleted</key>
    <boolean>true</boolean>
  </property>  
</object>


Как видите в несколько раз длиннее нежели JSON. По факту, этот пример длинной 1128 символов, в то время, как JSON версия всего лишь 323 символа. Также XML версию сложнее читать.

Естественно, нельзя судить только по одному примеру, но даже небольшие объемы информации занимают меньше места в JSON формате, нежели в XML.

JSON имеет следующие преимущества перед форматом XML:

  1. При передаче некоторых данных размер JSON будет значительно меньше, чем размер XML.
  2. JSON имеет более удобные методы конвертации в структуры данных JavaScript, чем XML.
  3. JSON более просто создавать, чем XML.

Использование JSON в Ajax

Следующий пример Javascript-кода показывает, как браузер может использовать XMLHttpRequest, чтобы запрашивать с сервера объект в формате JSON (серверная часть программы опущена; в ней должен быть размещён код, отправляющий данные в формате JSON-строки в ответ на запросы по url).

 
var http_request = new XMLHttpRequest();
http_request.onreadystatechange = function () {
    if(http_request.readyState !== 4)
        return;
        
    if(http_request.status !== 200 )
        throw new Error('request was defeated')
        
    do_something_with_object(JSON.parse(http_request.responseText));
    http_request = null;
};
http_request.open( "GET", url, true );
http_request.send(null);

Заметим, что данный пример применения XMLHttpRequest не поддерживает Internet Explorer до версии 6 включительно, так что для них следует использовать несколько иной код. Возможности применения XMLHttpRequest ограничены из-за правила ограничения домена (same origin policy): URL ответ на запрос должен находиться в том же DNS домене, что и сервер, на котором находится страница, запрашивающая ответ. В качестве альтернативы применяется подход JSONP, включающий в себя использование закодированного вызова функции, передающегося между клиентом и сервером, чтобы клиент мог загружать закодированные в JSON данные со сторонних доменов, и уведомлять о завершении вызывающую сторону, хотя это приводит к некоторым рискам для безопасности и дополнительным требованиям к серверу.

Как вариант, в коде страницы можно использовать элементы <iframe> для асинхронного запроса JSON данных, или просто <form action="url_to_cgi_script"> . Эти подходы были распространены до появления широкой поддержки XMLHttpRequest.

Также можно использовать для передачи JSON-данных динамические теги <script>. С помощью этого метода можно обойти правило ограничения домена (same origin policy), но он приводит к появлению уязвимого кода. В качестве более безопасной альтернативы было предложено использоватьJSONRequest.

JavaScript eval()

Поскольку JSON представляется синтаксически правильным фрагментом кода JavaScript, простейшим способом разбора JSON-данных в JavaScript-программе является использование встроенной в JavaScript функции eval(), которая предназначена для выполнения JavaScript-выражений. При этом подходе отпадает необходимость в использовании дополнительных парсеров.

Техника использования eval() делает систему уязвимой, если источник используемых JSON-данных не является доверенным (англ.). В качестве таких данных может выступать вредоносный JavaScript код для атак класса. С помощью данной уязвимости возможно осуществлять кражу данных, подделку аутентификации. Тем не менее, уязвимость можно устранить за счёт использования дополнительных средств проверки данных на корректность. Например, до выполнения eval() полученные от внешнего источника данные могут проверяться с помощью регулярных выражений. ВRFC, определяющей JSON, предлагается использовать следующий код для проверки его соответствия формату JSON:

 
var my_JSON_object = !(/[^,:{}\[\]0-9.\-+Eaeflnr-u \n\r\t]/.test(
text.replace(/"(\\.|[^"\\])*"/g, ''))) &&
eval('(' + text + ')');

Как более безопасная альтернатива eval() была предложена новая функция JSON.parse(), способная обрабатывать только JSON-данные. Она была представлена в четвёртой версии стандарта ECMAScript и описана в статье «JSON: Обезжиренная альтернатива XML». В настоящее время она доступна как библиотека JavaScript и была включена в пятую редакцию ECMAScript.

JSON5

JSON5 — предложенное расширение формата JSON в соответствии с синтаксисом ECMAScript 5, вызванное тем, что JSON используется не только для общения между программами, но и создается/редактируется вручную. JSON5 является корректным кодом ECMAScript 5. Для некоторых языков программирования уже существуют парсеры JSON.

Некоторые нововведения:

  • Поддерживаются как однострочные, так и многострочные комментарии.
  • Объекты и списки могут иметь запятую после последнего элемента (удобно при копировании).
  • Ключи объекта могут быть без кавычек, если они являются валидными идентификаторами ECMAScript 5.
  • Строки могут заключаться как в одинарные, так и в двойные кавычки.
  • Числа могут быть в шестнадцатеричном виде, начинаться или заканчиваться десятичной точкой, включать Infinity, -Infinity, NaN и -NaN, начинаться со знака +.

Сравнение с YAML

Как функционально, так и синтаксически JSON является подмножеством языка YAML. В частности, спецификация YAML 1.2 указывает, что «любой файл в формате JSON является корректным файлом в формате YAML». Наиболее распространённый парсер YAML способен обрабатывать и JSON. Спецификация YAML до версии 1.2 не полностью покрывала JSON, в первую очередь из-за отсутствия родной поддержки UTF-32 в YAML, а также требования пробела после разделителя-запятой; кроме того, спецификация JSON включала комментарии в стиле /* */.

Наиболее важным отличием YAML является набор расширений синтаксиса, которым нет аналогов в JSON:

  • поддержка реляционных данных: в YAML-документе можно ссылаться на якорь, встретившийся ранее в файле/потоке; таким образом можно выразитьрекурсивные структуры.
  • поддержка расширяемых типов данных помимо примитивов: строк, чисел, логических значений и т.д.
  • поддержка блочного синтаксиса с отступами; он позволяет описать структурированные данные без использования лишних символов: всевозможных скобок, кавычек и т.д.

JSON Schema

JSON Schema — один из языков описания структуры JSON-документа. Использует синтаксис JSON. Базируется на концепциях XML Schema, RelaxNG,Kwalify. JSON Schema — самоописательный язык: при его использовании для обработки данных и описания их допустимости могут использоваться одни и те же инструменты сериализации/десериализации.

Интегрирование JSON

Последние версии веб-браузеров имеют встроенную поддержку JSON и способны его обрабатывать без вызова функции eval(), приводящей к описанной проблеме. Обработка JSON в таком случае обычно осуществляется быстрее. Так в июне 2009 года следующие браузеры имели встроенную поддержку JSON:

  • Mozilla Firefox 3.5+
  • Microsoft Internet Explorer 8
  • Opera 10.5+[13]
  • Браузеры, основанные на WebKit (например, Google Chrome, Apple Safari, Yandex.Browser)

По крайней мере, пять популярных библиотек JavaScript используют встроенный JSON, в случае его доступности:

  • jQuery
  • Dojo
  • MooTools
  • Yahoo! UI Library
  • Prototype

Источники