程序員都應(yīng)該了解的一種數(shù)據(jù)格式之 JSON

者 | 豬哥

責(zé)編 | maozz

JSON的誕生原因是因?yàn)閄ML整合到HTML中各個(gè)瀏覽器實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)不盡相同，所以道格拉斯·克羅克福特（Douglas Crockford）和奇普·莫寧斯達(dá)（Chip Morningstar）一起從JS的數(shù)據(jù)類型中提取了一個(gè)子集，作為新的數(shù)據(jù)交換格式，因?yàn)橹髁鞯臑g覽器使用了通用的JavaScript引擎組件，所以在解析這種新數(shù)據(jù)格式時(shí)就不存在兼容性問(wèn)題，于是他們將這種數(shù)據(jù)格式命名為 “JavaScript Object Notation”，縮寫為 JSON，由此JSON便誕生了！

今天我們來(lái)學(xué)習(xí)一下JSON的結(jié)構(gòu)形式、數(shù)據(jù)類型、使用場(chǎng)景以及注意事項(xiàng)吧！

JSON格式

上面我們知道JSON是從JavaScript的數(shù)據(jù)類型中提取出來(lái)的子集，那JSON有幾種結(jié)構(gòu)形式呢？又有哪些數(shù)據(jù)類型呢？他們又分別對(duì)應(yīng)著JavaScript中的哪些數(shù)據(jù)類型呢？

JSON的2種結(jié)構(gòu)形式，鍵值對(duì)形式和數(shù)組形式。

舉了一個(gè)JSON的實(shí)例，就是鍵值對(duì)形式的，如下：

{
"person": {
"name": "pig",
"age": "18",
"sex": "man",
"hometown": {
"province": "江西省",
"city": "撫州市",
"county": "崇仁縣"
}
}
}

這種結(jié)構(gòu)的JSON數(shù)據(jù)規(guī)則是：一個(gè)無(wú)序的“‘名稱/值’對(duì)”集合。一個(gè)對(duì)象以 {左括號(hào) 開始， }右括號(hào) 結(jié)束。每個(gè)“名稱”后跟一個(gè) :冒號(hào) ；“‘名稱/值’ 對(duì)”之間使用 ,逗號(hào) 分隔。

因?yàn)榇蠖鄶?shù)的時(shí)候大家用的JSON可能都是上面那種key-value形式，所以很多人在講解JSON的時(shí)候總是會(huì)忽略數(shù)組形式，這一點(diǎn)是需要注意的。

那JSON的數(shù)組形式是怎么樣的呢？舉一個(gè)實(shí)例吧！

["pig", 18, "man", "江西省撫州市崇仁縣"]

數(shù)組形式的JSON數(shù)據(jù)就是值（value）的有序集合。一個(gè)數(shù)組以 [左中括號(hào) 開始， ]右中括號(hào) 結(jié)束。值之間使用 ,逗號(hào) 分隔。

JOSN的6種數(shù)據(jù)類型

上面兩種JSON形式內(nèi)部都是包含value的，那JSON的value到底有哪些類型，而且上期我們說(shuō)JSON其實(shí)就是從Js數(shù)據(jù)格式中提取了一個(gè)子集，那具體有哪幾種數(shù)據(jù)類型呢？

string：字符串，必須要用雙引號(hào)引起來(lái)。
number：數(shù)值，與JavaScript的number一致，整數(shù)（不使用小數(shù)點(diǎn)或指數(shù)計(jì)數(shù)法）最多為 15 位，小數(shù)的最大位數(shù)是 17。
object：JavaScript的對(duì)象形式，{ key:value }表示方式，可嵌套。
array：數(shù)組，JavaScript的Array表示方式[ value ]，可嵌套。
true/false：布爾類型，JavaScript的boolean類型。
：空值，JavaScript的。

以上數(shù)據(jù)形式圖片來(lái)源JSON官方文檔：http://www.json.org/json-zh.html

JSON使用場(chǎng)景

介紹完JSON的數(shù)據(jù)格式，那我們來(lái)看看JSON在企業(yè)中使用的比較多的場(chǎng)景。

接口返回?cái)?shù)據(jù)和序列化。JSON用的最多的地方莫過(guò)于Web了，現(xiàn)在的數(shù)據(jù)接口基本上都是返回的JSON，具體細(xì)化的場(chǎng)景有：

Ajxa異步訪問(wèn)數(shù)據(jù)
RPC遠(yuǎn)程調(diào)用
前后端分離后端返回的數(shù)據(jù)
開放API，如百度、高德等一些開放接口
企業(yè)間合作接口

這種API接口一般都會(huì)提供一個(gè)接口文檔，說(shuō)明接口的入?yún)?、出參等?/p>

一般的接口返回?cái)?shù)據(jù)都會(huì)封裝成JSON格式，比如類似下面這種

{
"code": 1,
"msg": "success",
"data": {
"name": "pig",
"age": "18",
"sex": "man",
"hometown": {
"province": "江西省",
"city": "撫州市",
"county": "崇仁縣"
}
}
}

程序在運(yùn)行時(shí)所有的變量都是保存在內(nèi)存當(dāng)中的，如果出現(xiàn)程序重啟或者機(jī)器宕機(jī)的情況，那這些數(shù)據(jù)就丟失了。一般情況運(yùn)行時(shí)變量并不是那么重要丟了就丟了，但有些內(nèi)存中的數(shù)據(jù)是需要保存起來(lái)供下次程序或者其他程序使用。

保存內(nèi)存中的數(shù)據(jù)要么保存在數(shù)據(jù)庫(kù)，要么保存直接到文件中，而將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)變成可保存或可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的過(guò)程叫做序列化，在Python中叫pickling，在其他語(yǔ)言中也被稱之為serialization，marshalling，flattening等等，都是一個(gè)意思。

正常的序列化是將編程語(yǔ)言中的對(duì)象直接轉(zhuǎn)成可保存或可傳輸?shù)?，這樣會(huì)保存對(duì)象的類型信息，而JSON序列化則不會(huì)保留對(duì)象類型！

為了讓大家更直觀的感受區(qū)別，豬哥用代碼做一個(gè)測(cè)試，大家一目了然

Python對(duì)象直接序列化會(huì)保存class信息，下次使用loads加載到內(nèi)存時(shí)直接變成Python對(duì)象。
JSON對(duì)象序列化只保存屬性數(shù)據(jù)，不保留class信息，下次使用loads加載到內(nèi)存可以直接轉(zhuǎn)成dict對(duì)象，當(dāng)然也可以轉(zhuǎn)為Person對(duì)象，但是需要寫輔助方法。

對(duì)于JSON序列化不能保存class信息的特點(diǎn)，那JSON序列化還有什么用？答案是當(dāng)然有用，對(duì)于不同編程語(yǔ)言序列化讀取有用，比如：我用Python爬取數(shù)據(jù)然后轉(zhuǎn)成對(duì)象，現(xiàn)在我需要將它序列化磁盤，然后使用Java語(yǔ)言讀取這份數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)候由于跨語(yǔ)言數(shù)據(jù)類型不同，所以就需要用到JSON序列化。

存在即合理，兩種序列化可根據(jù)需求自行選擇！

最后就是生成Token和配置文件

首先聲明Token的形式多種多樣，有JSON、字符串、數(shù)字等等，只要能滿足需求即可，沒有規(guī)定用哪種形式。

JSON格式的Token最有代表性的莫過(guò)于JWT（JSON Web Tokens）。

隨著技術(shù)的發(fā)展，分布式web應(yīng)用的普及，通過(guò)Session管理用戶登錄狀態(tài)成本越來(lái)越高，因此慢慢發(fā)展成為Token的方式做登錄身份校驗(yàn)，然后通過(guò)Token去取Redis中的緩存的用戶信息，隨著之后JWT的出現(xiàn)，校驗(yàn)方式更加簡(jiǎn)單便捷化，無(wú)需通過(guò)Redis緩存，而是直接根據(jù)Token取出保存的用戶信息，以及對(duì)Token可用性校驗(yàn)，單點(diǎn)登錄更為簡(jiǎn)單。

使用JWT做過(guò)app的登錄系統(tǒng)，大概的流程就是：

用戶輸入用戶名密碼
app請(qǐng)求登錄中心驗(yàn)證用戶名密碼
如果驗(yàn)證通過(guò)則生成一個(gè)Token，其中Token中包含：
用戶的uid、Token過(guò)期時(shí)間、過(guò)期延期時(shí)間等，然后返回給app
app獲得Token，保存在cookie中，下次請(qǐng)求其他服務(wù)則帶上
其他服務(wù)獲取到Token之后調(diào)用登錄中心接口驗(yàn)證
驗(yàn)證通過(guò)則響應(yīng)

JWT登錄認(rèn)證有哪些優(yōu)勢(shì)：

性能好：服務(wù)器不需要保存大量的session
單點(diǎn)登錄（登錄一個(gè)應(yīng)用，同一個(gè)企業(yè)的其他應(yīng)用都可以訪問(wèn)）：使用JWT做一個(gè)登錄中心基本搞定，很容易實(shí)現(xiàn)。
兼容性好：支持移動(dòng)設(shè)備，支持跨程序調(diào)用，Cookie 是不允許垮域訪問(wèn)的，而 Token 則不存在這個(gè)問(wèn)題。
安全性好：因?yàn)橛泻灻?，所以JWT可以防止被篡改。更多JWT相關(guān)知識(shí)自行在網(wǎng)上學(xué)習(xí)，本文不過(guò)多介紹！

說(shuō)實(shí)話JSON作為配置文件使用場(chǎng)景并不多，最具代表性的就是npm的package.json包管理配置文件了，下面就是一個(gè)npm的package.json配置文件內(nèi)容。

{
"name": "server", //項(xiàng)目名稱
"version": "0.0.0",
"private": true,
"main": "server.js", //項(xiàng)目入口地址，即執(zhí)行npm后會(huì)執(zhí)行的項(xiàng)目
"scripts": {
"start": "node ./bin/www" ///scripts指定了運(yùn)行腳本命令的npm命令行縮寫
},
"dependencies": {
"cookie-parser": "~1.4.3", //指定項(xiàng)目開發(fā)所需的模塊
"debug": "~2.6.9",
"express": "~4.16.0",
"http-errors": "~1.6.2",
"jade": "~1.11.0",
"morgan": "~1.9.0"
}
}

但其實(shí)JSON并不合適做配置文件，因?yàn)樗荒軐懽⑨?、作為配置文件的可讀性差等原因。

配置文件的格式有很多種如：toml、yaml、xml、ini等，目前很多地方開始使用yaml作為配置文件格式。

JSON在Python中的使用

最后我們來(lái)看看Python中操作JSON的常用方法有哪些，在Python中操作JSON時(shí)需要引入json標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。

import json

類型轉(zhuǎn)換

Python類型轉(zhuǎn)JSON：json.dump

# 1、Python的dict類型轉(zhuǎn)JSON
person_dict = {'name': 'pig', 'age': 18, 'sex': 'man', 'hometown': '江西撫州'}
# indent參數(shù)為縮進(jìn)空格數(shù)
person_dict_json = json.dumps(person_dict, indent=4)
print(person_dict_json, '\n')
# 2、Python的列表類型轉(zhuǎn)JSON
person_list = ['pig', 18, 'man', '江西撫州']
person_list_json = json.dumps(person_list)
print(person_list_json, '\n')
# 3、Python的對(duì)象類型轉(zhuǎn)JSON
person_obj = Person('pig', 18, 'man', '江西撫州')
# 中間的匿名函數(shù)是獲得對(duì)象所有屬性的字典形式
person_obj_json = json.dumps(person_obj, default=lambda obj: obj.__dict__, indent=4)
print(person_obj_json, '\n')

執(zhí)行結(jié)果：

JSON轉(zhuǎn)Python類型：json.loads

# 4、JSON轉(zhuǎn)Python的dict類型
person_json = '{ "name": "pig","age": 18, "sex": "man", "hometown": "江西撫州"}'
person_json_dict = json.loads(person_json)
print(type(person_json_dict), '\n')
# 5、JSON轉(zhuǎn)Python的列表類型
person_json2 = '["pig", 18, "man", "江西撫州"]'
person_json_list = json.loads(person_json2)
print(type(person_json_list), '\n')
# 6、JSON轉(zhuǎn)Python的自定義對(duì)象類型
person_json = '{ "name": "pig","age": 18, "sex": "man", "hometown": "江西撫州"}'
# object_hook參數(shù)是將dict對(duì)象轉(zhuǎn)成自定義對(duì)象
person_json_obj = json.loads(person_json, object_hook=lambda d: Person(d['name'], d['age'], d['sex'], d['hometown']))
print(type(person_json_obj), '\n')

執(zhí)行結(jié)果如下：

對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)類型

上面我們演示了Python類型與JSON的相互轉(zhuǎn)換，最開始的時(shí)候我們講過(guò)JSON有6種數(shù)據(jù)類型，那這6種數(shù)據(jù)類型分別對(duì)應(yīng)Python中的哪些數(shù)據(jù)類型呢？

需要注意的點(diǎn)

JSON的鍵名和字符串都必須使用雙引號(hào)引起來(lái)，而Python中單引號(hào)也可以表示為字符串，所以這是個(gè)比較容易犯的錯(cuò)誤！

Python類型與JSON相互轉(zhuǎn)換的時(shí)候到底是用load/dump還是用loads\dumps？

他們之間有什么區(qū)別？
什么時(shí)候該加s什么時(shí)候不該加s？

這個(gè)我們可以通過(guò)查看源碼找到答案：

不加s的方法入?yún)⒍嗔艘粋€(gè)fp表示filepath，最后多了一個(gè)寫入文件的操作。

所以我們?cè)谟洃浀臅r(shí)候可以這樣記憶：

加s表示轉(zhuǎn)成字符串(str)，不加s表示轉(zhuǎn)成文件。

Python自定義對(duì)象與JSON相互轉(zhuǎn)換的時(shí)候需要輔助方法來(lái)指明屬性與鍵名的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如果不指定一個(gè)方法則會(huì)拋出異常！

相信有些看的仔細(xì)的同學(xué)會(huì)好奇上面使用json.dumps方法將Python類型轉(zhuǎn)JSON的時(shí)候，如果出現(xiàn)中文，則會(huì)出現(xiàn)：

\u6c5f\u897f\u629a\u5dde

這種東西，這是為什么呢？

原因是：Python 3中的json在做dumps操作時(shí)，會(huì)將中文轉(zhuǎn)換成unicode編碼，并以16進(jìn)制方式存儲(chǔ)，而并不是UTF-8格式！

總結(jié)

今天我們學(xué)習(xí)了JSON的2種形式，切記JSON還有[...]這種形式的。

學(xué)習(xí)了JSON的6種數(shù)據(jù)類型他們分別對(duì)于Python中的哪些類型。

了解了JSON的一些使用場(chǎng)景以及實(shí)際的例子。

還學(xué)習(xí)了在Python中如何使用JSON以及需要注意的事項(xiàng)。

一個(gè)JSON知識(shí)點(diǎn)卻分兩篇長(zhǎng)文（近萬(wàn)字）來(lái)講，其重要性不言而喻。因?yàn)椴还苣闶亲雠老x、還是做數(shù)據(jù)分析、web、甚至前端、測(cè)試、運(yùn)維，JSON都是你必須要掌握的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)

本文為作者投稿，版權(quán)歸作者個(gè)人所有。

小節(jié)基本要求

了解html文件

要點(diǎn)：

JSON格式的數(shù)據(jù)
Javascript(簡(jiǎn)稱js)語(yǔ)言
樣式選擇器之ID選擇器

目前樣式：

目標(biāo)：

利用Ajax動(dòng)態(tài)獲取文章數(shù)據(jù)，成就動(dòng)態(tài)頁(yè)面。

Step1：構(gòu)建JSON格式數(shù)據(jù)

新建文件夾，建立一個(gè).json后綴的文件，這個(gè)文件里存放的是我們的文章數(shù)據(jù)。

代碼如下：

{
  "hot": [
    {  "id": 1,
      "title": "Zabbix"
    },
    {
      "id": 2,
      "title": "Prometheus"
    },
    {
      "id": 3,
      "title": "Java yyds!"
    },
    {
      "id": 4,
      "title": "什么？卡卡羅特對(duì)波又輸了？"
    },
    {
      "id": 5,
      "title": "一千零一夜"
    },
    {
      "id": 100,
      "title": "問(wèn)風(fēng)"
    }
  ],
  "new": [
    {  "id": 6,
      "title": "ElasticSearch"
    },
    {
      "id": 7,
      "title": "Kafka"
    },
    {
      "id": 8,
      "title": "從你的全世界路過(guò)"
    },
    {
      "id": 9,
      "title": "如果那天可以好好聊聊"
    },
    {
      "id": 10,
      "title": "帶著記憶回到14年"
    },
    {
      "id": 11,
      "title": "孤流拒海"
    }
  ]
}

hot:最熱文章列表
new:最新文章列表
共計(jì)12篇文章標(biāo)題

什么？你問(wèn)我JSON格式的數(shù)據(jù)為什么長(zhǎng)這樣？為什么帶個(gè){},為什么帶個(gè)[ ]?

因?yàn)榇蠹叶歼@樣寫，所有就成這樣咯。

ps：現(xiàn)在開發(fā)網(wǎng)站幾乎全部都是用的json格式構(gòu)建的數(shù)據(jù)。學(xué)會(huì)這種格式，難道不重要嗎？

這是一個(gè)很火的學(xué)習(xí)網(wǎng)站：www.baidu.com

Step2：Id選擇器使用

這點(diǎn)作了修改，給ul添加了Id選擇器。

為什么添加ID選擇器，看Step4

Step3：引入jquery文件:這是個(gè)工具

下載地址：https://code.jquery.com/jquery-1.11.0.min.js

直接右鍵屏幕另存為就可以了。

創(chuàng)建js文件夾，將文件放入，并且在body.html頁(yè)面引入該文件：如下：

<script  src="../js/jquery-3.1.1.js"></script>

Step4: Ajax請(qǐng)求json文件，獲取json數(shù)據(jù)

代碼如下：

<script type="text/javascript">

    function getData() {
        $.ajax({
            type: "GET",
            url: "../data/article.json",
            dataType: "json",
            headers:{'Content-Type':'application/json;charset=utf8'},
            success: function (res) {

                let hot_w = res.hot;
                let new_w = res.new;

                var hot_html = ""
                var new_html = ""

                hot_w.forEach(function (d) {

                    var h = "<li>" + d.title + "</li>"

                    hot_html += h;

                })

                new_w.forEach(function (d) {

                    var n = "<li>" + d.title + "</li>"

                    new_html += n;
                })

                console.log($.parseHTML(hot_html))

                console.log($(".hot .card-body ul"))
                $("#hot-w").append($.parseHTML(hot_html))
                $("#new-w").append($.parseHTML(new_html))
            }
        })
    }

    getData()

</script>

Step5：右鍵運(yùn)行，結(jié)果如下：

附本篇body.html中的所有追加的代碼：

JS部分：

<script  src="../js/jquery-3.1.1.js"></script>
<script type="text/javascript">

    function getData() {
        $.ajax({
            type: "GET",
            url: "../data/article.json",
            dataType: "json",
            headers:{'Content-Type':'application/json;charset=utf8'},
            success: function (res) {

                let hot_w = res.hot;
                let new_w = res.new;

                var hot_html = ""
                var new_html = ""

                hot_w.forEach(function (d) {

                    var h = "<li>" + d.title + "</li>"

                    hot_html += h;

                })

                new_w.forEach(function (d) {

                    var n = "<li>" + d.title + "</li>"

                    new_html += n;
                })

                console.log($.parseHTML(hot_html))

                console.log($(".hot .card-body ul"))
                $("#hot-w").append($.parseHTML(hot_html))
                $("#new-w").append($.parseHTML(new_html))
            }
        })
    }

    getData()

</script>

body部分：

<body>

<div class="tbody">
    <main class="is-main">
        <div class="main-left">
            <div class="gonggao">
                哈嘍，我是公告位
            </div>
            <div class="panel">
                <div class="guangao">哈嘍，我是廣告位</div>
            </div>
            <div class="content">
                <div class="card">
                    <div class="hot">
                        我是熱門文章
                    </div>
                    <div class="card-body">
                            <ul id="hot-w">

                            </ul>
                    </div>
                </div>
                <div class="card">
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                    <div class="card-body">
                        <ul id="new-w">

                        </ul>
                    </div>
                </div>
            </div>
        </div>
        <div class="main-right">
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