S10L05 - JSON 数据

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掌握 JSON：初学者和开发者的全面指南
目录

JSON 介绍 ..................................................................................1
理解 JSON 结构 ..................................................3
JSON 的关键组成部分 ..................................................................7
JSON 与 XML：比较分析 ..........................................11
在 RESTful API 中使用 JSON ...........................................................15
高级 JSON 功能 ......................................................................19
实际示例：使用 JavaScript 解析 JSON ........................................................23
结论 ...........................................................................................27


JSON 介绍
JavaScript 对象表示法（JSON） 已成为现代 Web 开发的基石，作为一种轻量级的数据交换格式，易于人类和机器读取和编写。无论您是迈入编程世界的初学者还是寻求巩固理解的经验丰富的开发者，掌握 JSON 对于有效的数据通信和操作都是必不可少的。
在本指南中，我们将深入探讨 JSON 的基础知识，探索其结构、关键组成部分和实际应用。我们还将 JSON 与类似的数据格式 XML 进行比较，以突出它们的差异和使用场景。此外，我们将提供使用 JavaScript 解析 JSON 的实际示例，以巩固您的理解。
JSON 的优点：

轻量且易于解析
人类可读的格式
与多种编程语言无关，具有广泛的支持
广泛用于 RESTful APIs 中的数据交换

JSON 的缺点：

与某些其他格式相比，数据类型有限
不太适合表示复杂的层级数据结构
不支持内置注释

何时何地使用 JSON：

JSON 适用于需要高效数据传输的场景，例如 Web APIs、配置文件和 Web 应用中的数据存储。其简单性使其成为开发者优化数据交换流程的首选。


特性
JSON
XML


数据格式
键值对
带有标签的层级结构


可读性
高
中等


冗长度
较少
较多


解析速度
通常更快
通常较慢


数据类型支持
仅限字符串、数字、对象、数组、布尔值、null
广泛，支持自定义类型


注释
不支持
支持



理解 JSON 结构
JSON 的简单性在于其直接的结构，主要由对象和数组组成：

对象：表示为用大括号 { } 包围的键值对。
数组：表示为用方括号 [ ] 包围的有序值列表。

基本 JSON 示例




		
		
			
			
Java
			
			{
  "name": "Alice",
  "age": 30,
  "isDeveloper": true,
  "skills": ["JavaScript", "Python", "C++"],
  "address": {
    "street": "123 Maple Street",
    "city": "Wonderland"
  }
}
			
				
					
				
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						{
  "name": "Alice",
  "age": 30,
  "isDeveloper": true,
  "skills": ["JavaScript", "Python", "C++"],
  "address": {
    "street": "123 Maple Street",
    "city": "Wonderland"
  }
}
					
				
			
		


解释：

键：始终为用双引号括起来的字符串。
值：可以是字符串、数字、布尔值（true 或 false）、数组、对象或 null。
嵌套结构：JSON 支持嵌套，允许对象内包含对象和数组。


JSON 的关键组成部分
1. 键和值
每个 JSON 对象都是键值对的集合。键始终是字符串，而值可以是各种数据类型。
示例：




		
		
			
			
Java
			
			{
  "hometown": "Springfield",
  "population": 30000,
  "isCapital": false
}
			
				
					
				
					1
2
3
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5
				
						{
  "hometown": "Springfield",
  "population": 30000,
  "isCapital": false
}
					
				
			
		


2. JSON 中的数据类型

字符串：用双引号括起来的文本数据。
数字：数值，可以是整数或浮点数。
布尔值：表示 true 或 false。
数组：有序的值列表。
对象：键值对的嵌套结构。
null：表示空值。

3. JSON 中的数组
数组用于在单个键中存储多个值。
示例：




		
		
			
			
Java
			
			{
  "members": [
    {
      "name": "Bob",
      "role": "Developer"
    },
    {
      "name": "Carol",
      "role": "Designer"
    }
  ]
}
			
				
					
				
					1
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						{
  "members": [
    {
      "name": "Bob",
      "role": "Developer"
    },
    {
      "name": "Carol",
      "role": "Designer"
    }
  ]
}
					
				
			
		


4. 嵌套对象
JSON 允许对象内嵌套对象，从而能够表示复杂的数据结构。
示例：




		
		
			
			
Java
			
			{
  "company": "TechCorp",
  "employees": {
    "engineers": 50,
    "designers": 20
  }
}
			
				
					
				
					1
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7
				
						{
  "company": "TechCorp",
  "employees": {
    "engineers": 50,
    "designers": 20
  }
}
					
				
			
		



JSON 与 XML：比较分析
虽然 JSON 和 XML 都用于数据交换，但它们有明显的差异，使其适用于不同的场景。


方面
JSON
XML


语法
更简洁，使用大括号和方括号
较为冗长，使用标签


数据类型
有限（字符串、数字、布尔值等）
广泛（支持自定义数据类型）


可读性
更易于人类阅读
由于标签杂乱，较难阅读


解析效率
通常解析速度更快
相比 JSON 解析速度较慢


注释支持
不支持
支持


模式定义
标准化程度较低
通过 DTD 和 XSD 定义良好


使用案例
Web APIs、配置文件、数据存储
复杂的文档结构、遗留系统


何时选择 JSON：

在处理 Web APIs 时
用于轻量级数据交换
当易用性和速度是优先考虑时

何时选择 XML：

处理以文档为中心的数据时
需要模式验证时
依赖基于 XML 的技术的应用程序


在 RESTful API 中使用 JSON
RESTful APIs 利用 JSON 进行数据交换，因其轻量级特性和与 Web 技术的易集成性。
示例：从 RESTful API 获取数据
考虑一个提供书籍信息的 RESTful API 端点。
API 响应：




		
		
			
			
Java
			
			{
  "books": [
    {
      "id": 1,
      "title": "The Great Gatsby",
      "author": "F. Scott Fitzgerald",
      "available": true
    },
    {
      "id": 2,
      "title": "1984",
      "author": "George Orwell",
      "available": false
    }
  ]
}
			
				
					
				
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16
				
						{
  "books": [
    {
      "id": 1,
      "title": "The Great Gatsby",
      "author": "F. Scott Fitzgerald",
      "available": true
    },
    {
      "id": 2,
      "title": "1984",
      "author": "George Orwell",
      "available": false
    }
  ]
}
					
				
			
		


在 APIs 中使用 JSON 的优势

轻量级：减少带宽使用，导致更快的数据传输。
易于解析：简化客户端应用中的数据处理。
兼容性：与 JavaScript 及其他编程语言无缝集成。

实际使用案例：
当客户端请求可用书籍列表时，服务器会响应包含书籍详细信息数组的 JSON 对象。客户端然后可以解析此 JSON 以向用户显示信息。

高级 JSON 功能
1. JSON Schema
JSON Schema 定义了 JSON 数据的结构， enabling validation and ensuring data consistency.
示例模式：




		
		
			
			
Java
			
			{
  "$schema": "http://json-schema.org/draft-07/schema#",
  "title": "Book",
  "type": "object",
  "properties": {
    "id": {
      "type": "integer"
    },
    "title": {
      "type": "string"
    },
    "author": {
      "type": "string"
    },
    "available": {
      "type": "boolean"
    }
  },
  "required": ["id", "title", "author"]
}
			
				
					
				
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						{
  "$schema": "http://json-schema.org/draft-07/schema#",
  "title": "Book",
  "type": "object",
  "properties": {
    "id": {
      "type": "integer"
    },
    "title": {
      "type": "string"
    },
    "author": {
      "type": "string"
    },
    "available": {
      "type": "boolean"
    }
  },
  "required": ["id", "title", "author"]
}
					
				
			
		


2. 处理特殊字符
JSON 要求字符串中的特殊字符使用反斜杠（\）进行转义。
示例：




		
		
			
			
Java
			
			{
  "quote": "He said, \"Hello, World!\""
}
			
				
					
				
					1
2
3
				
						{
  "quote": "He said, \"Hello, World!\""
}
					
				
			
		


3. Base64 编码
JSON 可以通过 Base64 编码传输二进制数据。
示例：




		
		
			
			
Java
			
			{
  "imageData": "iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAUA..."
}
			
				
					
				
					1
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3
				
						{
  "imageData": "iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAUA..."
}
					
				
			
		



实际示例：使用 JavaScript 解析 JSON
让我们通过一个使用 JavaScript 解析 JSON 数据的实际示例来演示。
场景
您有一个包含学生信息的 JSON 对象。您的任务是解析此 JSON 并显示每个学生的姓名和成绩。
示例 JSON 数据




		
		
			
			
Java
			
			{
  "students": [
    {
      "name": "John Doe",
      "grade": "A"
    },
    {
      "name": "Jane Smith",
      "grade": "B+"
    },
    {
      "name": "Emily Johnson",
      "grade": "A-"
    }
  ]
}
			
				
					
				
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						{
  "students": [
    {
      "name": "John Doe",
      "grade": "A"
    },
    {
      "name": "Jane Smith",
      "grade": "B+"
    },
    {
      "name": "Emily Johnson",
      "grade": "A-"
    }
  ]
}
					
				
			
		


解析和显示数据的 JavaScript 代码




		
		
			
			
Java
			
			// 作为字符串的示例 JSON 数据
const jsonData = `
{
  "students": [
    {
      "name": "John Doe",
      "grade": "A"
    },
    {
      "name": "Jane Smith",
      "grade": "B+"
    },
    {
      "name": "Emily Johnson",
      "grade": "A-"
    }
  ]
}
`;

// 将 JSON 字符串解析为 JavaScript 对象
const data = JSON.parse(jsonData);

// 显示学生姓名和成绩的函数
function displayStudents(studentData) {
  studentData.students.forEach((student, index) => {
    console.log(`Student ${index + 1}:`);
    console.log(`Name: ${student.name}`);
    console.log(`Grade: ${student.grade}`);
    console.log('---------------------------');
  });
}

// 调用函数显示数据
displayStudents(data);
			
				
					
				
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						// 作为字符串的示例 JSON 数据
const jsonData = `
{
  "students": [
    {
      "name": "John Doe",
      "grade": "A"
    },
    {
      "name": "Jane Smith",
      "grade": "B+"
    },
    {
      "name": "Emily Johnson",
      "grade": "A-"
    }
  ]
}
`;
 
// 将 JSON 字符串解析为 JavaScript 对象
const data = JSON.parse(jsonData);
 
// 显示学生姓名和成绩的函数
function displayStudents(studentData) {
  studentData.students.forEach((student, index) => {
    console.log(`Student ${index + 1}:`);
    console.log(`Name: ${student.name}`);
    console.log(`Grade: ${student.grade}`);
    console.log('---------------------------');
  });
}
 
// 调用函数显示数据
displayStudents(data);
					
				
			
		


解释：

解析 JSON：

JSON.parse() 函数将 JSON 字符串转换为 JavaScript 对象。


遍历数据：

forEach 方法遍历 students 数组中的每个学生。


显示数据：

console.log() 语句将每个学生的姓名和成绩打印到控制台。



预期输出：




		
		
			
			
Java
			
			Student 1:
Name: John Doe
Grade: A
---------------------------
Student 2:
Name: Jane Smith
Grade: B+
---------------------------
Student 3:
Name: Emily Johnson
Grade: A-
---------------------------
			
				
					
				
					1
2
3
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11
12
				
						Student 1:
Name: John Doe
Grade: A
---------------------------
Student 2:
Name: Jane Smith
Grade: B+
---------------------------
Student 3:
Name: Emily Johnson
Grade: A-
---------------------------
					
				
			
		



结论
JSON（JavaScript 对象表示法） 作为一种多功能且高效的数据交换格式，在现代 Web 开发和 API 通信中占据了重要地位。其轻量级结构、易用性和广泛的语言支持使其成为全球开发者不可或缺的工具。
在本指南中，我们探讨了 JSON 的基本要素，将其与 XML 进行了比较，并通过 JavaScript 示例展示了其实际应用。随着行业的不断发展，JSON 在促进无缝数据交换方面的作用无疑将进一步增强，巩固其作为初学者和经验丰富的开发者基本技能的地位。
主要收获：

JSON 是一种轻量级、人类可读的数据格式，适合数据交换。
它由键值对组成，支持各种数据类型和嵌套结构。
JSON 广泛用于 RESTful APIs，提供高效和易于解析的优势。
理解 JSON 对于前端和后端系统之间的有效通信至关重要。

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注意： 本文由 AI 生成。
特性	JSON	XML
数据格式	键值对	带有标签的层级结构
可读性	高	中等
冗长度	较少	较多
解析速度	通常更快	通常较慢
数据类型支持	仅限字符串、数字、对象、数组、布尔值、null	广泛，支持自定义类型
注释	不支持	支持
方面	JSON	XML
语法	更简洁，使用大括号和方括号	较为冗长，使用标签
数据类型	有限（字符串、数字、布尔值等）	广泛（支持自定义数据类型）
可读性	更易于人类阅读	由于标签杂乱，较难阅读
解析效率	通常解析速度更快	相比 JSON 解析速度较慢
注释支持	不支持	支持
模式定义	标准化程度较低	通过 DTD 和 XSD 定义良好
使用案例	Web APIs、配置文件、数据存储	复杂的文档结构、遗留系统