者 | 猪哥

责编 | maozz

JSON的诞生原因是因为XML整合到HTML中各个浏览器实现的细节不尽相同，所以道格拉斯·克罗克福特（Douglas Crockford） 和 奇普·莫宁斯达（Chip Morningstar）一起从JS的数据类型中提取了一个子集，作为新的数据交换格式，因为主流的浏览器使用了通用的JavaScript引擎组件，所以在解析这种新数据格式时就不存在兼容性问题，于是他们将这种数据格式命名为 “JavaScript Object Notation”，缩写为 JSON，由此JSON便诞生了！

今天我们来学习一下JSON的结构形式、数据类型、使用场景以及注意事项吧！

JSON格式

上面我们知道JSON是从JavaScript的数据类型中提取出来的子集，那JSON有几种结构形式呢？又有哪些数据类型呢？他们又分别对应着JavaScript中的哪些数据类型呢？

JSON的2种结构形式，键值对形式和数组形式。

举了一个JSON的实例，就是键值对形式的，如下：

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

这种结构的JSON数据规则是：一个无序的“‘名称/值’对”集合。一个对象以 {左括号 开始， }右括号 结束。每个“名称”后跟一个 :冒号 ；“‘名称/值’ 对”之间使用 ,逗号 分隔。

因为大多数的时候大家用的JSON可能都是上面那种key-value形式，所以很多人在讲解JSON的时候总是会忽略数组形式，这一点是需要注意的。

那JSON的数组形式是怎么样的呢？举一个实例吧！

["pig", 18, "man", "江西省抚州市崇仁县"]

数组形式的JSON数据就是值（value）的有序集合。一个数组以 [左中括号 开始， ]右中括号 结束。值之间使用 ,逗号 分隔。

JOSN的6种数据类型

上面两种JSON形式内部都是包含value的，那JSON的value到底有哪些类型，而且上期我们说JSON其实就是从Js数据格式中提取了一个子集，那具体有哪几种数据类型呢？

1. string：字符串，必须要用双引号引起来。

2. number：数值，与JavaScript的number一致，整数（不使用小数点或指数计数法）最多为 15 位，小数的最大位数是 17。

3. object：JavaScript的对象形式，{ key:value }表示方式，可嵌套。

4. array：数组，JavaScript的Array表示方式[ value ]，可嵌套。

5. true/false：布尔类型，JavaScript的boolean类型。

6. ：空值，JavaScript的。

以上数据形式图片来源JSON官方文档：http://www.json.org/json-zh.html

JSON使用场景

介绍完JSON的数据格式，那我们来看看JSON在企业中使用的比较多的场景。

接口返回数据和序列化。JSON用的最多的地方莫过于Web了，现在的数据接口基本上都是返回的JSON，具体细化的场景有：

1. Ajxa异步访问数据

2. RPC远程调用

3. 前后端分离后端返回的数据

4. 开放API，如百度、高德等一些开放接口

5. 企业间合作接口

这种API接口一般都会提供一个接口文档，说明接口的入参、出参等，

一般的接口返回数据都会封装成JSON格式，比如类似下面这种

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

程序在运行时所有的变量都是保存在内存当中的，如果出现程序重启或者机器宕机的情况，那这些数据就丢失了。一般情况运行时变量并不是那么重要丢了就丢了，但有些内存中的数据是需要保存起来供下次程序或者其他程序使用。

保存内存中的数据要么保存在数据库，要么保存直接到文件中，而将内存中的数据变成可保存或可传输的数据的过程叫做序列化，在Python中叫pickling，在其他语言中也被称之为serialization，marshalling，flattening等等，都是一个意思。

正常的序列化是将编程语言中的对象直接转成可保存或可传输的，这样会保存对象的类型信息，而JSON序列化则不会保留对象类型！

为了让大家更直观的感受区别，猪哥用代码做一个测试，大家一目了然

1. Python对象直接序列化会保存class信息，下次使用loads加载到内存时直接变成Python对象。

2. JSON对象序列化只保存属性数据，不保留class信息，下次使用loads加载到内存可以直接转成dict对象，当然也可以转为Person对象，但是需要写辅助方法。

对于JSON序列化不能保存class信息的特点，那JSON序列化还有什么用？答案是当然有用，对于不同编程语言序列化读取有用，比如：我用Python爬取数据然后转成对象，现在我需要将它序列化磁盘，然后使用Java语言读取这份数据，这个时候由于跨语言数据类型不同，所以就需要用到JSON序列化。

存在即合理，两种序列化可根据需求自行选择！

最后就是生成Token和配置文件

首先声明Token的形式多种多样，有JSON、字符串、数字等等，只要能满足需求即可，没有规定用哪种形式。

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

随着技术的发展，分布式web应用的普及，通过Session管理用户登录状态成本越来越高，因此慢慢发展成为Token的方式做登录身份校验，然后通过Token去取Redis中的缓存的用户信息，随着之后JWT的出现，校验方式更加简单便捷化，无需通过Redis缓存，而是直接根据Token取出保存的用户信息，以及对Token可用性校验，单点登录更为简单。

使用JWT做过app的登录系统，大概的流程就是：

1. 用户输入用户名密码

2. app请求登录中心验证用户名密码

3. 如果验证通过则生成一个Token，其中Token中包含：

4. 用户的uid、Token过期时间、过期延期时间等，然后返回给app

5. app获得Token，保存在cookie中，下次请求其他服务则带上

6. 其他服务获取到Token之后调用登录中心接口验证

7. 验证通过则响应

JWT登录认证有哪些优势：

1. 性能好：服务器不需要保存大量的session

2. 单点登录（登录一个应用，同一个企业的其他应用都可以访问）：使用JWT做一个登录中心基本搞定，很容易实现。

3. 兼容性好：支持移动设备，支持跨程序调用，Cookie 是不允许垮域访问的，而 Token 则不存在这个问题。

4. 安全性好：因为有签名，所以JWT可以防止被篡改。更多JWT相关知识自行在网上学习，本文不过多介绍！

说实话JSON作为配置文件使用场景并不多，最具代表性的就是npm的package.json包管理配置文件了，下面就是一个npm的package.json配置文件内容。

{
"name": "server", //项目名称
"version": "0.0.0",
"private": true,
"main": "server.js", //项目入口地址，即执行npm后会执行的项目
"scripts": {
"start": "node ./bin/www" ///scripts指定了运行脚本命令的npm命令行缩写
},
"dependencies": {
"cookie-parser": "~1.4.3", //指定项目开发所需的模块
"debug": "~2.6.9",
"express": "~4.16.0",
"http-errors": "~1.6.2",
"jade": "~1.11.0",
"morgan": "~1.9.0"
}
}

但其实JSON并不合适做配置文件，因为它不能写注释、作为配置文件的可读性差等原因。

配置文件的格式有很多种如：toml、yaml、xml、ini等，目前很多地方开始使用yaml作为配置文件格式。

JSON在Python中的使用

最后我们来看看Python中操作JSON的常用方法有哪些，在Python中操作JSON时需要引入json标准库。

import json

类型转换

Python类型转JSON：json.dump

# 1、Python的dict类型转JSON
person_dict = {'name': 'pig', 'age': 18, 'sex': 'man', 'hometown': '江西抚州'}
# indent参数为缩进空格数
person_dict_json = json.dumps(person_dict, indent=4)
print(person_dict_json, '\n')
# 2、Python的列表类型转JSON
person_list = ['pig', 18, 'man', '江西抚州']
person_list_json = json.dumps(person_list)
print(person_list_json, '\n')
# 3、Python的对象类型转JSON
person_obj = Person('pig', 18, 'man', '江西抚州')
# 中间的匿名函数是获得对象所有属性的字典形式
person_obj_json = json.dumps(person_obj, default=lambda obj: obj.__dict__, indent=4)
print(person_obj_json, '\n')

执行结果：

JSON转Python类型：json.loads

# 4、JSON转Python的dict类型
person_json = '{ "name": "pig","age": 18, "sex": "man", "hometown": "江西抚州"}'
person_json_dict = json.loads(person_json)
print(type(person_json_dict), '\n')
# 5、JSON转Python的列表类型
person_json2 = '["pig", 18, "man", "江西抚州"]'
person_json_list = json.loads(person_json2)
print(type(person_json_list), '\n')
# 6、JSON转Python的自定义对象类型
person_json = '{ "name": "pig","age": 18, "sex": "man", "hometown": "江西抚州"}'
# object_hook参数是将dict对象转成自定义对象
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')

执行结果如下：

对应的数据类型

上面我们演示了Python类型与JSON的相互转换，最开始的时候我们讲过JSON有6种数据类型，那这6种数据类型分别对应Python中的哪些数据类型呢？

需要注意的点

JSON的键名和字符串都必须使用双引号引起来，而Python中单引号也可以表示为字符串，所以这是个比较容易犯的错误！

Python类型与JSON相互转换的时候到底是用load/dump还是用loads\dumps？

• 他们之间有什么区别？

• 什么时候该加s什么时候不该加s？

这个我们可以通过查看源码找到答案：

不加s的方法入参多了一个fp表示filepath，最后多了一个写入文件的操作。

所以我们在记忆的时候可以这样记忆：

加s表示转成字符串(str)，不加s表示转成文件。

Python自定义对象与JSON相互转换的时候需要辅助方法来指明属性与键名的对应关系，如果不指定一个方法则会抛出异常！

相信有些看的仔细的同学会好奇上面使用json.dumps方法将Python类型转JSON的时候，如果出现中文，则会出现：

\u6c5f\u897f\u629a\u5dde

这种东西，这是为什么呢？

原因是：Python 3中的json在做dumps操作时，会将中文转换成unicode编码，并以16进制方式存储，而并不是UTF-8格式！

总结

今天我们学习了JSON的2种形式，切记JSON还有[...]这种形式的。

学习了JSON的6种数据类型他们分别对于Python中的哪些类型。

了解了JSON的一些使用场景以及实际的例子。

还学习了在Python中如何使用JSON以及需要注意的事项。

一个JSON知识点却分两篇长文（近万字）来讲，其重要性不言而喻。因为不管你是做爬虫、还是做数据分析、web、甚至前端、测试、运维，JSON都是你必须要掌握的一个知识点

本文为作者投稿，版权归作者个人所有。

SON（JavaScript Object Notation）是一种通用的、轻量级的数据交换格式，而不是编程语言。由于 XML 过于冗余和啰嗦， 因此，使用 JSON 代替 XML 进行网络传输。

一个 JSON 对象可以被储存在它自己的文件中，这基本上就是一个文本文件，扩展名为 .json。

JSON语法

基本上 JSON 对象就是基于 JavaScript 对象，因此，可以把 JavaScript 对象写入 JSON 数据，JSON 可以将JavaScript对象分为三类：

• 简单值：字符串、数值、布尔值和 null。undefined 除外。
• 对象：复杂的数据类型，对象表示有序键/值对。
• 数组：复杂的数据类型，数组表示带有索引的有序列表，可以通过索引访问数组中的值。

而在JSON中，使用如下语法规则：

• 数据在键/值对中，且由逗号分隔。
• 花括号保存对象，方括号保存数组。

{
    "code": 1,
    "status": true,
    "msg": "Http Request Success",
    "data": [
        {
            “id”: 2011101010,
            "name": "小赵",
            "age": 29,
            "sex": "男",
            "birthday": “1992-04-09”,
            "address": [
                "北京市通州区万达广场",
                "天津市",
                "河北省邯郸市"
            ]
        },
        {
            “id”: 2011101011,
            "name": "小钱",
            "age": 27,
            "sex": "男",
            "birthday": “1994-05-01”,
            "address": [
                "北京市通州区万达广场",
                "天津市",
                "河北省邯郸市"
            ]
        },
        {
            “id”: 2011101013,
            "name": "小玲",
            "age": 28,
            "sex": "女",
            "birthday": “1993-09-26”,
            "address": [
                "北京市通州区万达广场",
                "天津市",
                "河北省邯郸市"
            ]
        }
    ]
}

注意：JSON 简单值中的字符串必须使用双引号标记，因为使用单引号会导致语法错误。

序列化与解析

ECMAScipt 5 添加了用于JSON解析与序列化的 JSON 对象，该对象只包含两个方法：

• JSON.stringify()：用于将JavaScript简单值、对象或数组序列化为JSON字符串。
• JSON.parse()：用于将JSON格式的字符串解析为原生JavaScript值。

下面详细介绍这两种方法。

序列化

JSON.stringify() 方法将一个JavaScript简单值、对象或数组转换为JSON字符串。如果指定一个 replacer 函数，则可以选择性地替换掉，或者指定的 replacer 的数组，则可选择性地仅包含数组指定的属性。

stringify(value, replacer, space): string;

• value：将要序列化成一个 JSON 字符串的值。
• replacer：可选参数，用于转换结果的函数或数组。
• space：可选参数，控制结果中，每个属性的间距，用于美化输出。

let student = {
    id: 2011101011,
    name: "小钱",
    age: 27,
    sex: undefined,
    birthday: new Date(1994, 5, 1),
    address: [
        "北京市通州区",
        "浙江省杭州市",
        "河北省邯郸市"
    ]
};
let json = JSON.stringify(student);

使用 JSON.stringify() 在默认情况下会输出不包含空格或缩进的 JSON 字符串。如下是输出的 JSON 字符串结果：

{"id":2011101011,"name":"小钱","age":27,"birthday":"1994-05-31T16:00:00.000Z","address":["北京市通州区万达广场","天津市","河北省邯郸市"]}

而在序列化时，会有意地将所有函数和原型对象在结果中省略。

注意：值为 undefined 的任何属性都会被省略。

replacer

如果 replacer 是一个函数，则在序列化过程中，被序列化的值的每个属性都会经过该函数的转换和处理；如果该参数是一个数组，则只有包含在这个数组中的属性名才会被序列化到最终的 JSON 字符串中；如果该参数为 null 或者未提供，则对象所有的属性都会被序列化。

JSON.stringify() 方法的 replacer 参数用于转换结果。

如果 replacer 是一个数组，那 JSON.stringify() 返回的结果只会包含数组中列出的对象属性。如下所示：

let student = {
    id: 2011101011,
    name: "小钱",
    age: 27,
    sex: undefined,
    birthday: new Date(1994, 5, 1),
    address: [
        "北京市通州区",
        "浙江省杭州市",
        "河北省邯郸市"
    ]
};
let json = JSON.stringify(student, ["name", "address"]);

上面的例子，输出的结果会根据第二个参数传入的数组 ["name", "address"] 来获取对应 name 和 address 属性及它们的值进行序列化：

{"name":"小钱","address":["北京市通州区","浙江省杭州市","河北省邯郸市"]}

如果 replacer 是一个函数，它将有键 key 和值 value 两个参数，且根据函数进行相应的序列化操作，且函数返回值应当是JSON中key对应的value值。 key 始终是字符串，只在值不属于某个key时，才会是空字符串。如下所示：

let student = {
    id: 2011101011,
    name: "小钱",
    age: 27,
    sex: undefined,
    birthday: new Date(1994, 5, 1),
    address: [
        "北京市通州区",
        "浙江省杭州市",
        "河北省邯郸市"
    ]
};
let json = JSON.stringify(student, (key, value) => {
    console.log(typeof value);
    if (key == "address") {
        return value.join(",");
    }
    if (key == "birthday") {
        return undefined;
    }
    return value;    // 一定要提供该默认返回值，以返回其它属性传入的值。
});

最终得到的JSON 字符串是这样的：

{"id":2011101011,"name":"小钱","age":27,"address":"北京市通州区,浙江省杭州市,河北省邯郸市"}

注意：使用 replacer 序列化得到的JSON在使用parse进行解析，就只会得到JSON中的属性。

space

space 参数用于控制缩进和空格。当该参数为数值时，表示每一级缩进的空格数。如下所示：

let student = {
    id: 2011101011,
    name: "小钱",
    age: 27,
    sex: undefined,
    birthday: new Date(1994, 5, 1),
    address: [
        "北京市通州区",
        "浙江省杭州市",
        "河北省邯郸市"
    ]
}
let json = JSON.stringify(student, null, 4);

输出的 JSON 格式如下所示：

{
    "id": 2011101011,
    "name": "小钱",
    "age": 27,
    "birthday": "1994-05-31T16:00:00.000Z",
    "address": [
        "北京市通州区",
        "浙江省杭州市",
        "河北省邯郸市"
    ]
}

注意：除了缩进，JSON.stringify() 方法还很方便地插入了换行符。最大缩进值为 10，大于 10 的值自动设置为 10；最小缩进值为 1，小于 1 的值意味着没有缩进字符。

当该参数为字符串时，将指定该字符串为空格；如果没有提供，或者值为 null，将没有空格。若两个连字符：

let student = {
    id: 2011101011,
    name: "小钱",
    age: 27,
    sex: undefined,
    birthday: new Date(1994, 5, 1),
    address: [
        "北京市通州区",
        "浙江省杭州市",
        "河北省邯郸市"
    ]
}
let json = JSON.stringify(student, null, "--");

输出的 JSON 格式如下：

{
--"id": 2011101011,
--"name": "小钱",
--"age": 27,
--"birthday": "1994-05-31T16:00:00.000Z",
--"address": [
----"北京市通州区",
----"浙江省杭州市",
----"河北省邯郸市"
--]
}

也可以使用空格 " " 、制表符 '\t' 或 Tab来设置缩进字符。如下所示：

let student = {
    id: 2011101011,
    name: "小钱",
    age: 27,
    sex: undefined,
    birthday: new Date(1994, 5, 1),
    address: [
        "北京市通州区",
        "浙江省杭州市",
        "河北省邯郸市"
    ]
}
let json = JSON.stringify(student, null, '\t');

输出的 JSON 格式如下：

{
	"id": 2011101011,
	"name": "小钱",
	"age": 27,
	"birthday": "1994-05-31T16:00:00.000Z",
	"address": [
		"北京市通州区",
		"浙江省杭州市",
		"河北省邯郸市"
	]
}

注意：使用字符串时同样有 10 个字符的长度限制。如果字符串长度超过 10，则会在第 10 个字符处截断。

toJSON()

如果对象之中定义了 toJSON() 方法，JSON.stringify() 就会调用该对象的 toJSON() 方法，覆盖默认序列化行为。如下所示：

let student = {
    id: 2011101011,
    name: "小钱",
    age: 27,
    sex: undefined,
    birthday: new Date(1994, 5, 1),
    address: [
        "北京市通州区",
        "浙江省杭州市",
        "河北省邯郸市"
    ],
    toJSON: function () {
        return {
            name: this.name,
            age: this.age
        };
    }
}
let json = JSON.stringify(student, null, " ");

输出的 JSON 格式如下：

{
 "name": "小钱",
 "age": 27
}

toJSON() 方法可以返回任意序列化值，都可以起到相应的作用。

注意：箭头函数不能用来定义toJSON()方法。主要原因是箭头函数的词法作用域是全局作用域，在这种情况下不适合。

toJSON() 方法可以与 replacer 一起使用，因此，序列化流程的顺序非常重要。在把对象传给 JSON.stringify() 时会执行如下步骤。

1. 如果定义了 toJSON()方法且能获取到实际值，则调用toJSON()方法，否则使用默认的序列化。
2. 如果定义了JSON.stringify()方法的replacer函数，则使用replacer函数。传入的值就是第 1 步返回的值。
3. 第 2 步返回的每个值都会相应地进行序列化。
4. 如果提供了space 参数，则相应地进行缩进。

理解这个顺序有助于决定是创建 toJSON() 方法，还是使用replacer函数，抑或是两者都用。

解析

JSON.parse() 方法用来解析 JSON 字符串，构造由字符串描述的 JavaScript 值或对象。提供可选的 reviver 函数用以在返回之前对所得到的对象执行变换（操作）。

parse(text, reviver): any;

• text：要被解析成 JavaScript 值的字符串。
• reviver：可选参数，用于修改解析生成的原始值。

let json = '{' +
    '"id":2011101011,' +
    '"name":"小钱",' +
    '"age":27,' +
    '"birthday":"1994-05-31T16:00:00.000Z",' +
    '"address":[' +
        '"北京市通州区",' +
        '"浙江省杭州市",' +
        '"河北省邯郸市"' +
    ']' +
'}'
let student = JSON.parse(json);

输出的对象为：

{
  id: 2011101011,
  name: '小钱',
  age: 27,
  birthday: '1994-05-31T16:00:00.000Z',
  address: [ '北京市通州区', '浙江省杭州市', '河北省邯郸市' ]
}

注意：如果给 JSON.parse() 传入的 JSON 字符串无效，则会抛出异常。

let book = {
    title: "Professional JavaScript",
    authors: [
        "Nicholas C. Zakas",
        "Matt Frisbie"
    ],
    edition: 4,
    year: 2017,
    releaseDate: new Date(2017, 11, 1)
};
let jsonText = JSON.stringify(book);
let bookCopy = JSON.parse(jsonText,
(key, value) => key == "releaseDate" ? new Date(value) : value);
alert(bookCopy.releaseDate.getFullYear());

reviver

reviver 参数是一个还原函数，如果指定了还原函数，将解析出的 JavaScript 值经过一次转换后返回最终值。该函数的调用时机在 parse 函数返回之前，并接收 key 和 value 两个参数。如果返回 undefined，结果会删除与 undefined 相对应的 key；而返回其它值，则该值会成为相应键的值并插入到返回结果中。

let json = '{' +
    '"id":2011101011,' +
    '"name":"小钱",' +
    '"age":27,' +
    '"birthday":"1994-05-31T16:00:00.000Z",' +
    '"address":[' +
        '"北京市通州区",' +
        '"浙江省杭州市",' +
        '"河北省邯郸市"' +
    ']' +
'}'
let student = JSON.parse(json, (key, value) => {
    if (key == "birthday") {
        return new Date(value);
    }
    return value;
});

在上面的代码中，JSON.parse() 方法中，定义了一个还原函数，获取 birthday 键并重新创建新的 Date 对象。最后， student.birthday 属性变成了 Date 对象，可以调用有关 Date 类的方法了。

总结

通过上面的简单介绍，JSON 这种数据结构可以很方便地表示复杂的数据结构，如 JavaScript 中的数字、字符串、布尔值、数组、对象和 null 都可以用 JSON 格式表示。且比 XML 更加轻量级。而且，现代浏览器都已经原生支持全局 JSON 对象，并且使用 JSON.stringify() 和 JSON.parse() 方法实现了JavaScript与JSON之间相互转换。