JSON 入门指南

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本文介绍JSON数据格式的特点及其在Web应用中的使用方法，包括客户端JavaScript处理JSON数据的方式和服务器端生成JSON格式数据的技术。

http://www.ibm.com/developerworks/cn/web/wa-lo-json/index.html

廖雪峰, 撰稿人

简介： JSON 即 JavaScript Object Natation，它是一种轻量级的数据交换格式，非常适合于服务器与 JavaScript 的交互。本文将快速讲解 JSON 格式，并通过代码示例演示如何分别在客户端和服务器端进行 JSON 格式数据的处理。

发布日期： 2008 年 8 月 22 日
级别：初级
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尽管有许多宣传关于 XML 如何拥有跨平台，跨语言的优势，然而，除非应用于 Web Services，否则，在普通的 Web 应用中，开发者经常为 XML 的解析伤透了脑筋，无论是服务器端生成或处理 XML，还是客户端用 JavaScript 解析 XML，都常常导致复杂的代码，极低的开发效率。实际上，对于大多数 Web 应用来说，他们根本不需要复杂的 XML 来传输数据，XML 的扩展性很少具有优势，许多 AJAX 应用甚至直接返回 HTML 片段来构建动态 Web 页面。和返回 XML 并解析它相比，返回 HTML 片段大大降低了系统的复杂性，但同时缺少了一定的灵活性。

现在， JSON 为 Web 应用开发者提供了另一种数据交换格式。让我们来看看 JSON 到底是什么，同 XML 或 HTML 片段相比，JSON 提供了更好的简单性和灵活性。

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JSON 数据格式解析

和 XML 一样，JSON 也是基于纯文本的数据格式。由于 JSON 天生是为 JavaScript 准备的，因此，JSON 的数据格式非常简单，您可以用 JSON 传输一个简单的 String，Number，Boolean，也可以传输一个数组，或者一个复杂的 Object 对象。

String，Number 和 Boolean 用 JSON 表示非常简单。例如，用 JSON 表示一个简单的 String “ abc ”，其格式为：

"abc"

除了字符 "，\，/ 和一些控制符（\b，\f，\n，\r，\t）需要编码外，其他 Unicode 字符可以直接输出。下图是一个 String 的完整表示结构：

图 1. String 的完整表示结构

一个 Number 可以根据整型或浮点数表示如下：

图 2. Number 的表示结构

这与绝大多数编程语言的表示方法一致，例如：

12345（整数）
 -3.9e10（浮点数）

Boolean 类型表示为 true 或 false 。此外，JavaScript 中的 null 被表示为 null，注意，true、false 和 null 都没有双引号，否则将被视为一个 String 。

JSON 还可以表示一个数组对象，使用 [] 包含所有元素，每个元素用逗号分隔，元素可以是任意的 Value，例如，以下数组包含了一个 String，Number，Boolean 和一个 null：

["abc",12345,false,null]

Object 对象在 JSON 中是用 {} 包含一系列无序的 Key-Value 键值对表示的，实际上此处的 Object 相当于 Java 中的 Map<String, Object>，而不是 Java 的 Class 。注意 Key 只能用 String 表示。

例如，一个 Address 对象包含如下 Key-Value：

city:Beijing 
 street:Chaoyang Road 
 postcode:100025（整数）

用 JSON 表示如下：

{"city":"Beijing","street":" Chaoyang Road ","postcode":100025}

其中 Value 也可以是另一个 Object 或者数组，因此，复杂的 Object 可以嵌套表示，例如，一个 Person 对象包含 name 和 address 对象，可以表示如下：

{"name":"Michael","address":
    {"city":"Beijing","street":" Chaoyang Road ","postcode":100025}
}

JavaScript 处理 JSON 数据

上面介绍了如何用 JSON 表示数据，接下来，我们还要解决如何在服务器端生成 JSON 格式的数据以便发送到客户端，以及客户端如何使用 JavaScript 处理 JSON 格式的数据。

我们先讨论如何在 Web 页面中用 JavaScript 处理 JSON 数据。我们通过一个简单的 JavaScript 方法就能看到客户端如何将 JSON 数据表示给用户：

function handleJson() { 
  var j={"name":"Michael","address":
      {"city":"Beijing","street":" Chaoyang Road ","postcode":100025}
  }; 
  document.write(j.name); 
  document.write(j.address.city); 
 }

假定服务器返回的 JSON 数据是上文的：

{"name":"Michael","address":
    {"city":"Beijing","street":" Chaoyang Road ","postcode":100025}
}

只需将其赋值给一个 JavaScript 变量，就可以立刻使用该变量并更新页面中的信息了，相比 XML 需要从 DOM 中读取各种节点而言，JSON 的使用非常容易。我们需要做的仅仅是发送一个 Ajax 请求，然后将服务器返回的 JSON 数据赋值给一个变量即可。有许多 Ajax 框架早已包含了处理 JSON 数据的能力，例如 Prototype（一个流行的 JavaScript 库：http://prototypejs.org）提供了 evalJSON()方法，能直接将服务器返回的 JSON 文本变成一个 JavaScript 变量：

new Ajax.Request("http://url", { 
  method: "get", 
  onSuccess: function(transport) { 
    var json = transport.responseText.evalJSON(); 
    // TODO: document.write(json.xxx); 
  } 
 });

服务器端输出 JSON 格式数据

下面我们讨论如何在服务器端输出 JSON 格式的数据。以 Java 为例，我们将演示将一个 Java 对象编码为 JSON 格式的文本。

将 String 对象编码为 JSON 格式时，只需处理好特殊字符即可。另外，必须用 (") 而非 (') 表示字符串：

 
 static String string2Json(String s) { 
    StringBuilder sb = new StringBuilder(s.length()+20); 
    sb.append('\"'); 
    for (int i=0; i<s.length(); i++) { 
        char c = s.charAt(i); 
        switch (c) { 
        case '\"': 
            sb.append("\\\""); 
            break; 
        case '\\': 
            sb.append("\\\\"); 
            break; 
        case '/': 
            sb.append("\\/"); 
            break; 
        case '\b': 
            sb.append("\\b"); 
            break; 
        case '\f': 
            sb.append("\\f"); 
            break; 
        case '\n': 
            sb.append("\\n"); 
            break; 
        case '\r': 
            sb.append("\\r"); 
            break; 
        case '\t': 
            sb.append("\\t"); 
            break; 
        default: 
            sb.append(c); 
        } 
    } 
    sb.append('\"'); 
    return sb.toString(); 
 }

将 Number 表示为 JSON 就容易得多，利用 Java 的多态，我们可以处理 Integer，Long，Float 等多种 Number 格式：

 
 static String number2Json(Number number) { 
    return number.toString(); 
 }

Boolean 类型也可以直接通过 toString() 方法得到 JSON 的表示：

 
 static String boolean2Json(Boolean bool) { 
    return bool.toString(); 
 }

要将数组编码为 JSON 格式，可以通过循环将每一个元素编码出来：

 
 static String array2Json(Object[] array) { 
    if (array.length==0) 
        return "[]"; 
    StringBuilder sb = new StringBuilder(array.length << 4); 
    sb.append('['); 
    for (Object o : array) { 
        sb.append(toJson(o)); 
        sb.append(','); 
    } 
    // 将最后添加的 ',' 变为 ']': 
    sb.setCharAt(sb.length()-1, ']'); 
    return sb.toString(); 
 }

最后，我们需要将 Map<String, Object> 编码为 JSON 格式，因为 JavaScript 的 Object 实际上对应的是 Java 的 Map<String, Object> 。该方法如下：

 
 static String map2Json(Map<String, Object> map) { 
    if (map.isEmpty()) 
        return "{}"; 
    StringBuilder sb = new StringBuilder(map.size() << 4); 
    sb.append('{'); 
    Set<String> keys = map.keySet(); 
    for (String key : keys) { 
        Object value = map.get(key); 
        sb.append('\"'); 
        sb.append(key); 
        sb.append('\"'); 
        sb.append(':'); 
        sb.append(toJson(value)); 
        sb.append(','); 
    } 
    // 将最后的 ',' 变为 '}': 
    sb.setCharAt(sb.length()-1, '}'); 
    return sb.toString(); 
 }

为了统一处理任意的 Java 对象，我们编写一个入口方法 toJson(Object)，能够将任意的 Java 对象编码为 JSON 格式：

 
 public static String toJson(Object o) { 
    if (o==null) 
        return "null"; 
    if (o instanceof String) 
        return string2Json((String)o); 
    if (o instanceof Boolean) 
        return boolean2Json((Boolean)o); 
    if (o instanceof Number) 
        return number2Json((Number)o); 
    if (o instanceof Map) 
        return map2Json((Map<String, Object>)o); 
    if (o instanceof Object[]) 
        return array2Json((Object[])o); 
    throw new RuntimeException("Unsupported type: " + o.getClass().getName()); 
 }

我们并未对 Java 对象作严格的检查。不被支持的对象（例如 List）将直接抛出 RuntimeException 。此外，为了保证输出的 JSON 是有效的，Map<String, Object> 对象的 Key 也不能包含特殊字符。细心的读者可能还会发现循环引用的对象会引发无限递归，例如，精心构造一个循环引用的 Map，就可以检测到 StackOverflowException：

 
 @Test(expected=StackOverflowError.class) 
 public void testRecurrsiveMap2Json() { 
    Map<String, Object> map = new HashMap<String, Object>(); 
    map.put("key", map); 
    JsonUtil.map2Json(map); 
 }

好在服务器处理的 JSON 数据最终都应该转化为简单的 JavaScript 对象，因此，递归引用的可能性很小。

最后，通过 Servlet 或 MVC 框架输出 JSON 时，需要设置正确的 MIME 类型（application/json）和字符编码。假定服务器使用 UTF-8 编码，则可以使用以下代码输出编码后的 JSON 文本：

 
 response.setContentType("application/json;charset=UTF-8"); 
 response.setCharacterEncoding("UTF-8"); 
 PrintWriter pw = response.getWriter(); 
 pw.write(JsonUtil.toJson(obj)); 
 pw.flush();

小结

JSON 已经是 JavaScript 标准的一部分。目前，主流的浏览器对 JSON 支持都非常完善。应用 JSON，我们可以从 XML 的解析中摆脱出来，对那些应用 Ajax 的 Web 2.0 网站来说，JSON 确实是目前最灵活的轻量级方案。

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参考资料

学习

掌握 Ajax：阅读本系列以前的文章。
JSON.org：访问 JSON Web 站点来进一步了解这种数据格式，包括到几种 JSON API 实现的链接。
“掌握 Ajax，第 10 部分: 使用 JSON 进行数据传输”（developerWorks，2007 年 4 月）：了解如何将 JavaScript 对象转变成 JSON 格式。
“掌握 Ajax，第 11 部分: 服务器端的 JSON”（developerWorks，2007 年 8 月）：学习如何处理以 JSON 格式发送到服务器的数据以及如何使用相同格式对脚本进行回复。
“从 XML 生成可与 Ajax 共同使用的 JSON”（developerWorks，2007 年 6 月）：通过本文，发掘使用 XSLT V2 从 XML 数据生成 JSON 的几种不同方法。
“用 PHP 将 XML 转换成 JSON”（developerWorks，2007 年 6 月）：了解基于 PHP 的服务器程序，在将企业应用程序数据发送给浏览器应用程序之前，如何将其从 XML 格式转换成 JSON 格式。
developerWorks Ajax 技术资源中心：能找到更多关于 Ajax 技术的文章和教程。
developerWorks Web 开发技术专区：提供了关于 Web 开发和架构方面的大量文章。
浏览技术书店，查阅有关本文所述主题以及其他技术主题的书籍。

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关于作者

廖雪峰，长期从事 J2EE/J2ME 开发，对 Open Source 框架有深入研究。目前廖雪峰创建了 JavaEE 开发网（http://www.javaeedev.com），著有《Spring 2.0 核心技术与最佳实践》一书。