同学们，今天咱们来聊聊一个在现代互联网世界无处不在的“通用语”——JSON。
你可能天天都在用它，但你真的了解它吗？它为什么这么流行？它有哪些规矩？又有哪些你可能不知道的“方方面面”？
别急，跟着我，咱们用最简洁明了的方式，把 JSON 彻底搞明白！
JSON 简明教程：数据世界的通用语
1. JSON 是什么？
JSON (JavaScript Object Notation)，中文是“JavaScript 对象表示法”。听名字就知道它跟 JavaScript 有点亲戚关系。
简单来说，JSON 是一种轻量级的数据交换格式。它基于 JavaScript 的一个子集，但是！它独立于编程语言。这意味着，无论是 JavaScript、Python、Java、PHP、Go 还是其他任何语言，都能生成和解析 JSON 数据。
它的设计目的是为了实现人与机器都能轻松读写。它既有结构，又非常直观，是目前互联网上最流行的数据交换格式。
2. 为什么选择 JSON？
JSON 之所以能“一统天下”，是有它过人之处的：
-
轻量级： 相比 XML 等其他数据交换格式，JSON 的数据量更小，传输效率更高。
-
易于理解和编写： 它的语法非常简单直观，类似 JavaScript 对象字面量，人类阅读起来毫无障碍。
-
易于解析： 对于机器（特别是 JavaScript），解析 JSON 数据非常快速和简单。
-
语言无关性： 尽管起源于 JavaScript，但大多数主流编程语言都提供了内置的 JSON 解析和生成库。
-
用途广泛： 几乎所有需要数据交换的场景都能看到它的身影。
3. JSON 的基本结构与语法规则
JSON 数据主要由两种结构组成：
-
对象 (Object)：
-
用大括号
{}表示。 -
表示一个无序的**“键值对”集合**。
-
每个键值对之间用逗号
,分隔。 -
键 (key) 必须是字符串，且必须使用双引号
""包裹。 -
值 (value) 可以是 JSON 支持的任意数据类型。
示例：
{ "name": "张三", "age": 30, "isStudent": false } -
-
数组 (Array)：
-
用中括号
[]表示。 -
表示一个有序的值序列。
-
数组中的每个值之间用逗号
,分隔。 -
数组中的值可以是 JSON 支持的任意数据类型。
示例：
[ "苹果", "香蕉", "橙子" ] -
JSON 允许的数据类型
JSON 中的值，只能是以下六种数据类型：
-
字符串 (String)： 必须用双引号
""包裹，支持 Unicode 字符和常见的转义字符（如\n,\t,\",\\等）。-
"Hello World" -
"这是一个带有\n换行的字符串"
-
-
数值 (Number)： 整数或浮点数，不支持八进制、十六进制等。
-
100 -
3.14 -
-50
-
-
布尔值 (Boolean)：
true或false。-
true -
false
-
-
空 (Null)： 表示空值。
null
-
对象 (Object)： 递归地包含其他 JSON 键值对。
{"city": "北京", "zip": "100000"}
-
数组 (Array)： 递归地包含其他 JSON 值。
["red", "green", "blue"]
语法规则总结 (敲黑板！划重点！)
JSON 的语法非常严格，比 JavaScript 的对象字面量还要严格。记住这些“金科玉律”，避免踩坑：
-
键 (Key) 必须是字符串，且必须用双引号
""包裹。-
✅
"name" -
❌
name(这是 JavaScript 对象字面量可以，JSON 不行) -
❌
'name'(单引号不行)
-
-
字符串 (String) 的值必须用双引号
""包裹。-
✅
"hello" -
❌
'hello'(单引号不行)
-
-
键和值之间用冒号
:分隔。 -
键值对之间（对象中）或值之间（数组中）用逗号
,分隔。 -
最后一个键值对或值后面不能有多余的逗号 (Trailing Comma)。
-
✅
{"a": 1, "b": 2} -
❌
{"a": 1, "b": 2,}(这是 JavaScript 对象字面量可以，JSON 不行)
-
-
JSON 中不允许有注释 (
//或/* */)。 -
JSON 中不允许有函数、日期对象、
undefined、NaN等 JavaScript 特有的数据类型。 (它们在序列化时会被忽略或转换为null)
一个更复杂的 JSON 示例：
{
"book": {
"title": "JSON 权威指南",
"author": "JSON 大师",
"publishedYear": 2023,
"isAvailable": true,
"genres": ["编程", "数据交换", "网络"],
"details": {
"pages": 300,
"language": "中文"
},
"borrower": null
},
"libraryBranch": "中心图书馆",
"stock": [
{
"bookId": "B001",
"quantity": 5
},
{
"bookId": "B002",
"quantity": 2
}
]
}
4. JSON 的常见用途
JSON 凭借其简洁和通用性，在现代 Web 开发和数据处理中几乎无处不在：
-
Web API 数据传输： 这是 JSON 最主要的应用场景。服务器（后端）和客户端（前端、移动 App）之间通过 HTTP 请求交换数据，通常都是 JSON 格式。
-
配置文件： 许多应用程序和工具使用 JSON 作为其配置文件的格式，例如
package.json(Node.js 项目配置),tsconfig.json(TypeScript 配置)。 -
数据存储： 某些 NoSQL 数据库（如 MongoDB）直接使用 BSON (Binary JSON) 格式存储数据。
-
日志记录： 结构化日志通常采用 JSON 格式，便于日志分析工具处理。
-
数据序列化/反序列化： 将编程语言中的对象转换为字符串进行传输或存储，再将字符串转换回对象。
5. 如何在编程语言中使用 JSON
大多数主流编程语言都提供了处理 JSON 的内置方法或标准库。
JavaScript (JSON 的“老家”)
在 JavaScript 中，JSON 对象是内置的，提供了两个核心方法：
-
JSON.parse()：将 JSON 字符串转换为 JavaScript 对象。- 当你的前端收到服务器返回的 JSON 字符串时，就需要用它来解析成你可以在 JS 里操作的对象。
const jsonString = '{"name": "小明", "age": 25, "city": "上海"}'; const jsObject = JSON.parse(jsonString); console.log(jsObject.name); // 输出: 小明 console.log(jsObject.age); // 输出: 25 -
JSON.stringify()：将 JavaScript 对象转换为 JSON 字符串。- 当你需要将 JS 对象发送给服务器，或者存储到本地时，就需要用它把对象序列化成 JSON 字符串。
const jsObject = { product: "键盘", price: 199.5, colors: ["black", "white"] }; const jsonString = JSON.stringify(jsObject); console.log(jsonString); // 输出: {"product":"键盘","price":199.5,"colors":["black","white"]}- 注意：
JSON.stringify()默认会忽略函数、undefined、Symbol值。如果对象包含循环引用，会报错。
其他编程语言
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Python: 使用
json模块的json.loads()(string to Python dict) 和json.dumps()(Python dict to string)。 -
Java: 通常使用第三方库如 Jackson 或 Gson 来处理 JSON。
-
PHP: 使用内置函数
json_decode()(string to PHP object/array) 和json_encode()(PHP object/array to string)。 -
Go: 使用内置的
encoding/json包。
6. JSON 与 XML 的对比 (简要)
在 JSON 流行之前，XML (Extensible Markup Language) 是数据交换的主要格式。它们各有优劣：
| 特性 | JSON | XML |
| :------- | :--------------------------------------- | :--------------------------------------------- |
| 可读性 | 简洁，易读 | 标签冗余，相对不那么直观 |
| 数据量 | 轻量级，数据量小 | 相对冗余，数据量较大 |
| 解析速度 | 更快，尤其是 JavaScript | 相对较慢 |
| 语法 | 结构化，严格，基于键值对和数组 | 基于标签和树状结构，更灵活，但可能更复杂 |
| 数据类型 | 支持 6 种基本类型 | 所有数据都是字符串，需额外解析 |
| Schema | JSON Schema (独立标准，非内置) | DTD / XML Schema (内置，强大) |
| 适用场景 | Web API，配置文件，日志，简单数据交换 | 文档标记，复杂结构化数据，需要自定义标签的场景 |
总结： JSON 在 Web 数据交换领域更受欢迎，因为它更轻量、解析更快，且与现代编程语言的数据结构天然契合。XML 仍然在一些传统企业系统、SOAP 服务和文档标记方面有应用。
7. JSON Schema (JSON 的‘数据校验规则书’)
你希望你的 JSON 数据总是长一个样子，并且符合一些特定的规则吗？比如，某个字段必须是字符串，必须是数字，必须存在，或者必须满足某个正则表达式？
这时候，你就需要 JSON Schema 了！
JSON Schema 是一种用于定义 JSON 数据的结构、约束和验证规则的规范。它本身也是一个 JSON 文档。你可以用它来：
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验证 JSON 数据： 确保接收到的 JSON 数据符合预期的格式和类型。
-
文档化 JSON 格式： 清楚地说明你的 API 期望什么样的数据。
-
生成表单或代码： 根据 Schema 自动生成用户界面或客户端代码。
示例 (一个简单的 JSON Schema)：
{
"$schema": "http://json-schema.org/draft-07/schema#",
"title": "用户资料",
"description": "定义一个用户的基本资料结构",
"type": "object",
"required": ["name", "email"], // 必填字段
"properties": {
"name": {
"type": "string",
"description": "用户的全名",
"minLength": 3
},
"email": {
"type": "string",
"description": "用户的邮箱地址",
"format": "email" // 邮箱格式校验
},
"age": {
"type": "integer",
"description": "用户的年龄",
"minimum": 0
}
},
"additionalProperties": false // 不允许额外属性
}
通过 JSON Schema，你可以在应用程序中对 JSON 数据进行严格的校验，确保数据的完整性和正确性。
8. 安全性考量 (用 JSON，也得注意安全！)
尽管 JSON 本身是一种数据格式，但在使用它进行数据交换时，仍然需要注意一些安全问题：
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反序列化漏洞 (Deserialization Vulnerabilities)：
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如果你在服务器端接收到恶意的 JSON 字符串，并使用不安全的反序列化库或方法将其转换为对象，攻击者可能会注入恶意代码，导致远程代码执行 (RCE) 等严重漏洞。
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防范： 始终使用安全的反序列化库，并尽可能避免反序列化来自不可信源的任意代码。
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跨站脚本攻击 (XSS) (Cross-Site Scripting)：
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如果你的应用程序接收用户输入的 JSON 数据，并在没有正确过滤或转义的情况下，将这些数据直接显示在网页上，攻击者可以注入恶意脚本，窃取用户数据或劫持用户会话。
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防范： 永远对所有用户提供的数据进行严格的输入验证和输出转义（或 HTML 编码），无论数据是否以 JSON 格式传输。
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JSON Hijacking (JSON 劫持)：
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在一些旧浏览器或特定配置下，恶意网站可能通过 JSON 数组或对象字面量窃取用户敏感的 JSON 数据。
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防范： 现代 Web 框架和浏览器通常已提供防护。通常，GET 请求不应返回敏感 JSON 数据。对于敏感 JSON，使用 POST 请求，并添加 CSRF Token 或自定义请求头，以防止跨域读取。
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敏感信息暴露：
- 永远不要在 JSON 中传输敏感信息（如密码、API Key、私人Token等）的明文！ 即使是 Payload 中的信息也可能被解码。敏感信息应该只在加密通道（HTTPS）中，或者经过哈希、加密处理后传输。
总结
JSON 是一种简单、高效、通用且易于理解的数据交换格式。 它的键值对和数组结构使其与现代编程语言的数据模型完美契合。
从 Web API 到配置文件，从数据库存储到日志记录，JSON 已经渗透到互联网的方方面面，成为数据交换的事实标准。
掌握 JSON 的语法规则、数据类型、常见用途以及潜在的安全风险，是你成为一名合格开发者不可或缺的基本功！
希望这篇简明教程能让你对 JSON 有一个全面而深入的理解！