cJson系列——json数据结构分析

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，广泛用于数据存储、Web API 传输、配置文件等领域。它的格式非常简单且易于理解，主要由 两种基本数据结构 和 六种数据类型 组成。

1. JSON 数据格式的基本构成

JSON 的数据结构主要由 对象（Object） 和 数组（Array） 组成。对象和数组可以嵌套使用，从而形成复杂的结构。

（1）对象（Object）

对象是键值对（key-value pair）的集合，表示一组相关的数据。每个键是一个字符串，而每个值可以是任意类型的 JSON 数据（包括字符串、数字、布尔值、数组、对象等）。

• 语法：对象用大括号 {} 包裹，键和值之间用冒号 : 分隔，每个键值对之间用逗号 , 分隔。

  示例：

  { "name": "Alice", "age": 25, "isStudent": false }

• 说明：

  • "name", "age", "isStudent" 是对象的键。
  • "Alice", 25, false 是这些键对应的值。

（2）数组（Array）

数组是一组有序的值，可以包含任意数据类型（如字符串、数字、对象等）。数组中的元素是按顺序排列的，每个元素之间通过逗号 , 分隔，数组用方括号 [] 包裹。

• 语法：数组用 [] 包裹，元素之间用逗号 , 分隔。

  示例：

  { "colors": ["red", "green", "blue"], "numbers": [1, 2, 3, 4] }

• 说明：

  • "colors" 是一个包含字符串元素的数组。
  • "numbers" 是一个包含整数元素的数组。

2. JSON 数据类型

JSON 支持六种基本数据类型：字符串（String）、数字（Number）、布尔值（Boolean）、空值（Null）、对象（Object）、数组（Array）。其中，字符串、数字、布尔值、空值是基本类型，而对象和数组是复合类型。

（1）字符串（String）

• 类型描述：字符串是由双引号 " 包裹的字符序列，支持 Unicode 字符集，允许使用转义字符。

• 语法："string"

• 转义字符：", \, /, b, f, n, r, t, u（Unicode）。

  示例：

  { "name": "John Doe", "message": "Hello, \"World\"!" }

• "name" 和 "message" 是字符串类型的键。
• "Hello, \"World\"!" 是包含转义字符 \" 的字符串。

（2）数字（Number）

• 类型描述：数字可以是整数或浮动小数，JSON 不区分整数和浮动数字。JSON 数字类型支持负数、指数表示法（如 1e3）、以及小数点。

• 语法：数字可以是任意的数字形式，不需要引号。

  示例：

  { "age": 25, "height": 5.9, "score": 1e3 }

• "age", "height", "score" 是数字类型的键。
• 数值 25、5.9 和 1e3（即 1000）是数字类型的值。

（3）布尔值（Boolean）

• 类型描述：布尔值用于表示真或假，只有两个取值：true 和 false。

• 语法：true 或 false

  示例：

  { "isActive": true, "isVerified": false }

• "isActive" 和 "isVerified" 是布尔类型的键，分别对应 true 和 false。

（4）空值（Null）

• 类型描述：null 表示空值或无值，用于表示某个数据项没有值或值未知。

• 语法：null

  示例：

  { "middleName": null }

• "middleName" 是一个键，其对应值为 null。

（5）对象（Object）

• 类型描述：对象是一个无序的键值对集合。对象的键必须是字符串，值可以是任意类型（如数字、布尔值、对象、数组等）。

• 语法：对象用 {} 包裹，键值对之间用 : 分隔。

  示例：

  { "person": { "firstName": "John", "lastName": "Doe" } }

  • "person" 是一个对象，包含两个键：firstName 和 lastName，它们的值分别是字符串 "John" 和 "Doe"。

（6）数组（Array）

• 类型描述：数组是一个有序的元素集合。元素可以是任意类型的数据（如字符串、数字、对象、其他数组等）。

• 语法：数组用 [] 包裹，元素之间用 , 分隔。

  示例：

  { "numbers": [1, 2, 3, 4], "names": ["Alice", "Bob", "Charlie"] }

• "numbers" 是一个包含整数的数组。
• "names" 是一个包含字符串的数组。

3. JSON 示例：复杂结构

结合上述数据类型，以下是一个完整的 JSON 示例，包含对象、数组、字符串、数字、布尔值、空值等多种数据类型：

{"name": "Alice","age": 30,"isStudent": false,"address": {"street": "123 Main St","city": "Wonderland","zipcode": "12345"},"courses": [{"courseId": "CS101", "title": "Introduction to Computer Science", "credits": 3},{"courseId": "MATH202", "title": "Calculus II", "credits": 4}],"graduated": null
}

4. JSON 格式的特点

• 简洁易懂：JSON 格式的数据结构简单、直观，容易理解和使用。
• 人类可读：JSON 是一种纯文本格式，易于阅读和编辑。
• 跨平台：JSON 可以在不同平台（如 Web、嵌入式系统、IoT 等）和多种编程语言之间共享数据，支持广泛的解析和生成工具。
• 无类型约束：JSON 并不对数据的类型施加严格约束。例如，数字类型没有单独的整数和浮动小数，所有数字都是通过 Number 类型表示的。

5. JSON 的限制

• 不支持注释：JSON 格式不允许在数据中加入注释，这与 XML 等格式有所不同。
• 数据类型有限：JSON 仅支持六种基本数据类型（字符串、数字、布尔值、空值、对象、数组），不能直接表示更复杂的数据类型（如日期、时间等）。但可以通过字符串或自定义对象的方式表示这些数据。
• 无结构验证：虽然 JSON 可以通过 JSON Schema 来进行结构验证，但本身不具有强制验证功能，类似于 XML Schema 那样的验证功能较弱。

6. 总结

JSON 的数据格式非常灵活，能够满足许多应用场景的需求。它支持的六种数据类型（字符串、数字、布尔值、空值、对象、数组）使得 JSON 成为一种强大且易于使用的数据交换格式。在嵌入式设备和服务端或者APP端进行数据交换的场景使用广泛。