程序員都應該了解的一種數據格式之 JSON

者 | 豬哥

責編 | maozz

JSON的誕生原因是因為XML整合到HTML中各個瀏覽器實現的細節不盡相同，所以道格拉斯·克羅克福特（Douglas Crockford）和奇普·莫寧斯達（Chip Morningstar）一起從JS的數據類型中提取了一個子集，作為新的數據交換格式，因為主流的瀏覽器使用了通用的JavaScript引擎組件，所以在解析這種新數據格式時就不存在兼容性問題，于是他們將這種數據格式命名為 “JavaScript Object Notation”，縮寫為 JSON，由此JSON便誕生了！

今天我們來學習一下JSON的結構形式、數據類型、使用場景以及注意事項吧！

JSON格式

上面我們知道JSON是從JavaScript的數據類型中提取出來的子集，那JSON有幾種結構形式呢？又有哪些數據類型呢？他們又分別對應著JavaScript中的哪些數據類型呢？

JSON的2種結構形式，鍵值對形式和數組形式。

舉了一個JSON的實例，就是鍵值對形式的，如下：

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

這種結構的JSON數據規則是：一個無序的“‘名稱/值’對”集合。一個對象以 {左括號開始， }右括號結束。每個“名稱”后跟一個 :冒號；“‘名稱/值’ 對”之間使用 ,逗號分隔。

因為大多數的時候大家用的JSON可能都是上面那種key-value形式，所以很多人在講解JSON的時候總是會忽略數組形式，這一點是需要注意的。

那JSON的數組形式是怎么樣的呢？舉一個實例吧！

["pig", 18, "man", "江西省撫州市崇仁縣"]

數組形式的JSON數據就是值（value）的有序集合。一個數組以 [左中括號開始， ]右中括號結束。值之間使用 ,逗號分隔。

JOSN的6種數據類型

上面兩種JSON形式內部都是包含value的，那JSON的value到底有哪些類型，而且上期我們說JSON其實就是從Js數據格式中提取了一個子集，那具體有哪幾種數據類型呢？

string：字符串，必須要用雙引號引起來。
number：數值，與JavaScript的number一致，整數（不使用小數點或指數計數法）最多為 15 位，小數的最大位數是 17。
object：JavaScript的對象形式，{ key:value }表示方式，可嵌套。
array：數組，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。

以上數據形式圖片來源JSON官方文檔：http://www.json.org/json-zh.html

JSON使用場景

介紹完JSON的數據格式，那我們來看看JSON在企業中使用的比較多的場景。

接口返回數據和序列化。JSON用的最多的地方莫過于Web了，現在的數據接口基本上都是返回的JSON，具體細化的場景有：

Ajxa異步訪問數據
RPC遠程調用
前后端分離后端返回的數據
開放API，如百度、高德等一些開放接口
企業間合作接口

這種API接口一般都會提供一個接口文檔，說明接口的入參、出參等，

一般的接口返回數據都會封裝成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"
}
}
}

程序在運行時所有的變量都是保存在內存當中的，如果出現程序重啟或者機器宕機的情況，那這些數據就丟失了。一般情況運行時變量并不是那么重要丟了就丟了，但有些內存中的數據是需要保存起來供下次程序或者其他程序使用。

保存內存中的數據要么保存在數據庫，要么保存直接到文件中，而將內存中的數據變成可保存或可傳輸的數據的過程叫做序列化，在Python中叫pickling，在其他語言中也被稱之為serialization，marshalling，flattening等等，都是一個意思。

正常的序列化是將編程語言中的對象直接轉成可保存或可傳輸的，這樣會保存對象的類型信息，而JSON序列化則不會保留對象類型！

為了讓大家更直觀的感受區別，豬哥用代碼做一個測試，大家一目了然

Python對象直接序列化會保存class信息，下次使用loads加載到內存時直接變成Python對象。
JSON對象序列化只保存屬性數據，不保留class信息，下次使用loads加載到內存可以直接轉成dict對象，當然也可以轉為Person對象，但是需要寫輔助方法。

對于JSON序列化不能保存class信息的特點，那JSON序列化還有什么用？答案是當然有用，對于不同編程語言序列化讀取有用，比如：我用Python爬取數據然后轉成對象，現在我需要將它序列化磁盤，然后使用Java語言讀取這份數據，這個時候由于跨語言數據類型不同，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、數字等等，只要能滿足需求即可，沒有規定用哪種形式。

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

隨著技術的發展，分布式web應用的普及，通過Session管理用戶登錄狀態成本越來越高，因此慢慢發展成為Token的方式做登錄身份校驗，然后通過Token去取Redis中的緩存的用戶信息，隨著之后JWT的出現，校驗方式更加簡單便捷化，無需通過Redis緩存，而是直接根據Token取出保存的用戶信息，以及對Token可用性校驗，單點登錄更為簡單。

使用JWT做過app的登錄系統，大概的流程就是：

用戶輸入用戶名密碼
app請求登錄中心驗證用戶名密碼
如果驗證通過則生成一個Token，其中Token中包含：
用戶的uid、Token過期時間、過期延期時間等，然后返回給app
app獲得Token，保存在cookie中，下次請求其他服務則帶上
其他服務獲取到Token之后調用登錄中心接口驗證
驗證通過則響應

JWT登錄認證有哪些優勢：

性能好：服務器不需要保存大量的session
單點登錄（登錄一個應用，同一個企業的其他應用都可以訪問）：使用JWT做一個登錄中心基本搞定，很容易實現。
兼容性好：支持移動設備，支持跨程序調用，Cookie 是不允許垮域訪問的，而 Token 則不存在這個問題。
安全性好：因為有簽名，所以JWT可以防止被篡改。更多JWT相關知識自行在網上學習，本文不過多介紹！

說實話JSON作為配置文件使用場景并不多，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npm的package.json配置文件內容。

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

但其實JSON并不合適做配置文件，因為它不能寫注釋、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

最后我們來看看Python中操作JSON的常用方法有哪些，在Python中操作JSON時需要引入json標準庫。

import json

類型轉換

Python類型轉JSON：json.dump

# 1、Python的dict類型轉JSON
person_dict = {'name': 'pig', 'age': 18, 'sex': 'man', 'hometown': '江西撫州'}
# indent參數為縮進空格數
person_dict_json = json.dumps(person_dict, indent=4)
print(person_dict_json, '\n')
# 2、Python的列表類型轉JSON
person_list = ['pig', 18, 'man', '江西撫州']
person_list_json = json.dumps(person_list)
print(person_list_json, '\n')
# 3、Python的對象類型轉JSON
person_obj = Person('pig', 18, 'man', '江西撫州')
# 中間的匿名函數是獲得對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')

執行結果：

JSON轉Python類型：json.loads

# 4、JSON轉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Python的自定義對象類型
person_json = '{ "name": "pig","age": 18, "sex": "man", "hometown": "江西撫州"}'
# object_hook參數是將dict對象轉成自定義對象
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')

執行結果如下：

對應的數據類型

上面我們演示了Python類型與JSON的相互轉換，最開始的時候我們講過JSON有6種數據類型，那這6種數據類型分別對應Python中的哪些數據類型呢？

需要注意的點

JSON的鍵名和字符串都必須使用雙引號引起來，而Python中單引號也可以表示為字符串，所以這是個比較容易犯的錯誤！

Python類型與JSON相互轉換的時候到底是用load/dump還是用loads\dumps？

他們之間有什么區別？
什么時候該加s什么時候不該加s？

這個我們可以通過查看源碼找到答案：

不加s的方法入參多了一個fp表示filepath，最后多了一個寫入文件的操作。

所以我們在記憶的時候可以這樣記憶：

加s表示轉成字符串(str)，不加s表示轉成文件。

Python自定義對象與JSON相互轉換的時候需要輔助方法來指明屬性與鍵名的對應關系，如果不指定一個方法則會拋出異常！

相信有些看的仔細的同學會好奇上面使用json.dumps方法將Python類型轉JSON的時候，如果出現中文，則會出現：

\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，會將中文轉換成unicode編碼，并以16進制方式存儲，而并不是UTF-8格式！

總結

今天我們學習了JSON的2種形式，切記JSON還有[...]這種形式的。

學習了JSON的6種數據類型他們分別對于Python中的哪些類型。

了解了JSON的一些使用場景以及實際的例子。

還學習了在Python中如何使用JSON以及需要注意的事項。

一個JSON知識點卻分兩篇長文（近萬字）來講，其重要性不言而喻。因為不管你是做爬蟲、還是做數據分析、web、甚至前端、測試、運維，JSON都是你必須要掌握的一個知識點

本文為作者投稿，版權歸作者個人所有。

小節基本要求

了解html文件

要點：

JSON格式的數據
Javascript(簡稱js)語言
樣式選擇器之ID選擇器

目前樣式：

目標：

利用Ajax動態獲取文章數據，成就動態頁面。

Step1：構建JSON格式數據

新建文件夾，建立一個.json后綴的文件，這個文件里存放的是我們的文章數據。

代碼如下：

{
  "hot": [
    {  "id": 1,
      "title": "Zabbix"
    },
    {
      "id": 2,
      "title": "Prometheus"
    },
    {
      "id": 3,
      "title": "Java yyds!"
    },
    {
      "id": 4,
      "title": "什么？卡卡羅特對波又輸了？"
    },
    {
      "id": 5,
      "title": "一千零一夜"
    },
    {
      "id": 100,
      "title": "問風"
    }
  ],
  "new": [
    {  "id": 6,
      "title": "ElasticSearch"
    },
    {
      "id": 7,
      "title": "Kafka"
    },
    {
      "id": 8,
      "title": "從你的全世界路過"
    },
    {
      "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12篇文章標題

什么？你問我JSON格式的數據為什么長這樣？為什么帶個{},為什么帶個[ ]?

因為大家都這樣寫，所有就成這樣咯。

ps：現在開發網站幾乎全部都是用的json格式構建的數據。學會這種格式，難道不重要嗎？

這是一個很火的學習網站：www.baidu.com

Step2：Id選擇器使用

這點作了修改，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。

創建js文件夾，將文件放入，并且在body.html頁面引入該文件：如下：

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

Step4: Ajax請求json文件，獲取json數據

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：右鍵運行，結果如下：

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">
                    <div class="new">
                        我是最新文章
                    </div>
                    <div class="card-body">
                        <ul id="new-w">

                        </ul>
                    </div>
                </div>
            </div>
        </div>
        <div class="main-right">
<!--            <div class="my-info">-->
<!--                    我是個人信息框-->
<!--            </div>-->
        </div>
    </main>
</div>


</body>

我都用了哪些新知識：

ajax：

一種用于請求網址的技術

Javascript(簡稱JS)：

一種腳本語言，你所看到的所有網站都離不開這門技術

css選擇器之id選擇器：

樣式選擇器，前幾篇講過類選擇器，詳細了解入口，www.baidu.com

json格式的數據:

你所看到的所有網站的數據目前幾乎都是以JSON格式交互的

者：王平安前端自習課

轉發鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/DTlXUUsx0iPFHg8K9zKjAA

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