Czym jest JSON? Przewodnik dla początkujących
Jeśli zaczynasz swoją przygodę z tworzeniem stron internetowych, prawdopodobnie napotkałeś już JSON niezliczoną ilość razy, nawet jeśli nie wiedziałeś, co to jest. JSON, który oznacza JavaScript Object Notation, jest najczęściej używanym formatem do przesyłania danych między aplikacjami. Od tweetów, które czytasz w mediach społecznościowych, po dane pogodowe na Twoim telefonie, JSON działa za kulisami, aby to wszystko było możliwe.
JSON prostymi słowami
Pomyśl o JSON jako o uniwersalnym tłumaczu danych między różnymi systemami komputerowymi. Tak jak ludzie zgodzili się używać angielskiego jako wspólnego języka w międzynarodowym biznesie, komputery i aplikacje w dużej mierze zgodziły się używać JSON jako wspólnego formatu wymiany informacji. Ale co czyni JSON wyjątkowym w porównaniu z alternatywami, które pojawiły się wcześniej? U podstaw JSON jest po prostu sposobem zapisywania danych jako tekstu, który przestrzega określonych zasad. Te zasady są wystarczająco proste, aby zarówno ludzie mogli je czytać, jak i komputery mogły je łatwo parsować. Kiedy patrzysz na plik JSON, zobaczysz dane zorganizowane w wyraźnej, hierarchicznej strukturze, używając tylko kilku podstawowych elementów: nawiasy klamrowe {} dla obiektów, nawiasy kwadratowe [] dla list, dwukropki do oddzielania nazw od wartości i przecinki do oddzielania elementów. W przeciwieństwie do swojego poprzednika XML, który używał rozwlekłych tagów otwierających i zamykających jak <name>Jan</name>, JSON używa czystszej składni: {"name": "Jan"}. Ta prostota jest jednym z kluczowych powodów, dla których JSON stał się tak popularny. Jest mniej zagracony, łatwiejszy do napisania i zajmuje mniej miejsca podczas przesyłania przez sieci. JSON naturalnie reprezentuje koncepcje ze świata rzeczywistego. Osoba może być reprezentowana jako obiekt z właściwościami takimi jak imię, wiek i e-mail. Koszyk zakupowy może być tablicą obiektów produktów. Firma może być obiektem zawierającym tablice pracowników i działów. To naturalne mapowanie między encjami ze świata rzeczywistego a strukturami JSON sprawia, że praca z nim jest tak intuicyjna. Mimo 'JavaScript' w nazwie, JSON jest całkowicie niezależny od języka. Każdy główny język programowania ma wbudowane wsparcie dla parsowania i generowania JSON. Python ma json, Java ma Jackson i Gson, PHP ma json_encode i json_decode, a JavaScript naturalnie współpracuje z JSON, ponieważ składnia jest oparta na jego notacji literałów obiektów. To uniwersalne wsparcie jest kolejnym powodem, dla którego JSON stał się de facto standardem wymiany danych.
Dlaczego JSON jest popularny
Wzrost JSON do dominacji w świecie wymiany danych nie był przypadkowy. Pojawił się jako rozwiązanie rzeczywistych problemów, z którymi borykali się programiści, i nadal się rozwija, ponieważ rozwiązuje te problemy lepiej niż alternatywy. Zanim JSON stał się powszechny, XML był głównym formatem wymiany danych między usługami internetowymi. Chociaż XML jest potężny i elastyczny, wiąże się ze znacznym narzutem. Dokumenty XML wymagają instrukcji przetwarzania, przestrzeni nazw, decyzji między atrybutami a elementami oraz parsowania za pomocą złożonych parserów DOM lub SAX. Dla prostej wymiany danych to był przeskok. Programiści chcieli czegoś lżejszego. JSON zapewnił tę lżejszą alternatywę. REST API zwracające listę użytkowników w XML mogłoby wymagać dziesiątek linii z tagami otwierającymi i zamykającymi, podczas gdy te same dane w JSON mogą być reprezentowane w ułamku przestrzeni. Ta redukcja rozmiaru ładunku przekłada się bezpośrednio na szybsze transfery sieciowe i niższe koszty przepustowości, co jest szczególnie ważne dla aplikacji mobilnych, gdzie każdy kilobajt ma znaczenie. Historia parsowania jest równie przekonująca. W JavaScript parsowanie JSON jest praktycznie darmowe, ponieważ JSON.parse() natychmiast przekształca ciąg znaków w natywny obiekt JavaScript. Porównaj to z parsowaniem XML, które wymaga utworzenia obiektu parsera, obsługi typów węzłów i nawigacji po drzewie dokumentów. Nawet w innych językach parsowanie JSON jest zazwyczaj prostsze i szybsze niż parsowanie XML. Prostota JSON zmniejsza również krzywą uczenia się dla programistów. Junior developer może zrozumieć składnię JSON w kilka minut: obiekty z parami klucz-wartość, tablice wartości i garść typów danych (ciągi znaków, liczby, wartości logiczne, null). Nie ma potrzeby uczenia się o DTD, XPath, XSLT czy kilkunastu innych technologiach, które często towarzyszą XML. Rozwój REST API i aplikacji jednostronicowych stworzył idealne środowisko dla JSON do rozkwitu. Gdy aplikacje internetowe przeszły na asynchroniczne pobieranie danych i renderowanie po stronie klienta, programiści potrzebowali formatu, z którym JavaScript mógłby pracować bez wysiłku. JSON był tym formatem. Dziś JSON jest wszędzie. To format odpowiedzi dla niemal każdego API internetowego. To format przechowywania dla baz danych dokumentów, takich jak MongoDB i CouchDB. To format konfiguracji dla pakietów Node.js (package.json), TypeScript (tsconfig.json), ustawień VS Code i niezliczonych innych narzędzi. Nauka JSON nie jest tylko przydatna, jest niezbędna dla nowoczesnego rozwoju oprogramowania.
Przykład JSON
Najlepszym sposobem na zrozumienie JSON jest zobaczenie go w akcji. Przejdźmy przez stopniowo bardziej złożone przykłady, które demonstrują możliwości JSON i jak modeluje dane ze świata rzeczywistego. Najprostszym możliwym JSON jest po prostu pojedyncza wartość. Chociaż nie są często spotykane w API, wszystkie są prawidłowym JSON-em: 42 (liczba), "cześć" (ciąg znaków), true (wartość logiczna), null (wartość null). Jednak większość JSON-a, z którym się spotkasz, składa się z obiektów lub tablic. Podstawowy obiekt JSON reprezentuje pojedynczą encję z właściwościami: {"name": "Jan Kowalski", "age": 30, "email": "[email protected]"}. Każda właściwość ma klucz (nazwę w cudzysłowach) i wartość (która może być dowolnym typem danych JSON). Klucze i wartości są oddzielone dwukropkami, a właściwości są oddzielone przecinkami. Tablice pozwalają reprezentować listy wartości: ["jabłko", "banan", "wiśnia"]. Tablice mogą zawierać dowolne wartości JSON, w tym mieszankę typów, chociaż w praktyce tablice zazwyczaj zawierają elementy tego samego typu dla spójności. Prawdziwa moc JSON wyłania się, gdy zagnieżdżasz obiekty i tablice. Oto bardziej realistyczny przykład reprezentujący profil użytkownika: {"id": 12345, "username": "jkowalski", "profile": {"firstName": "Jan", "lastName": "Kowalski", "bio": "Programista z Warszawy"}, "interests": ["programowanie", "wędrówki", "fotografia"], "socialLinks": [{"platform": "twitter", "url": "https://twitter.com/jkowalski"}, {"platform": "github", "url": "https://github.com/jkowalski"}], "settings": {"newsletter": true, "darkMode": false, "language": "pl"}, "createdAt": "2024-01-15T10:30:00Z"} Ten pojedynczy obiekt JSON zawiera: wartości prymitywne (id jako liczba, username jako ciąg znaków), zagnieżdżony obiekt (profile), prostą tablicę (interests), tablicę obiektów (socialLinks), obiekt ustawień z wartościami logicznymi i ciąg znaków daty w formacie ISO 8601. To demonstruje, jak JSON może elegancko reprezentować złożone struktury danych ze świata rzeczywistego. Gdy jest sformatowany z odpowiednimi wcięciami, ta struktura staje się natychmiast czytelna, z każdym poziomem zagnieżdżenia wciętym, aby wyraźnie pokazać hierarchię.
Gdzie używany jest JSON
JSON stał się tak wszechobecny, że wymienianie, gdzie jest używany, jest prawie jak wymienianie, gdzie używana jest energia elektryczna — jest wszędzie. Zrozumienie szerokości zastosowań JSON pomaga docenić, dlaczego jest to tak cenna umiejętność do opanowania. Najbardziej widocznym zastosowaniem JSON są API internetowe. Kiedy Twoja aplikacja pogodowa pobiera prognozę, gdy Twój kanał mediów społecznościowych ładuje nowe posty, gdy Twoja strona e-commerce pobiera szczegóły produktu — wszystko to zazwyczaj dzieje się poprzez żądania HTTP, które zwracają odpowiedzi JSON. Styl architektoniczny REST i JSON stały się niemal synonimami we współczesnym tworzeniu stron internetowych. Nawet nowsze paradygmaty API, takie jak GraphQL, używają JSON dla swojego formatu odpowiedzi. Pliki konfiguracyjne to kolejna główna dziedzina dla JSON. Ekosystem Node.js ustandardyzował package.json do zarządzania zależnościami i metadanymi projektu. Ta pojedyncza decyzja oznaczała, że miliony programistów będą codziennie pracować z JSON. TypeScript używa tsconfig.json, Babel używa babel.config.json, ESLint używa .eslintrc.json, VS Code przechowuje ustawienia w plikach JSON, a lista jest długa. Natura JSON czytelna dla człowieka sprawia, że jest idealny dla konfiguracji, którą programiści muszą czytać i edytować. Bazy danych dokumentów, takie jak MongoDB i CouchDB, przechowują dane jako dokumenty JSON (technicznie BSON, binarny format JSON, w przypadku MongoDB). To dopasowanie między formatem przechowywania a formatem API znacznie upraszcza rozwój. Możesz przechowywać obiekt JavaScript bezpośrednio bez mapowania go na tabele i kolumny i pobierać go w tej samej formie. API przeglądarek szeroko używają JSON. API localStorage i sessionStorage przechowują dane jako ciągi znaków, więc JSON.stringify() i JSON.parse() są powszechnie używane do przechowywania złożonych struktur danych. Fetch API zwraca obiekty Response, które mają wygodną metodę .json() do parsowania odpowiedzi. Serializacja danych dla kolejek wiadomości, strumieni zdarzeń i komunikacji między usługami często używa JSON. Apache Kafka, RabbitMQ i AWS SQS powszechnie transportują wiadomości zakodowane w JSON. Webhooki z usług takich jak Stripe, GitHub i Slack dostarczają dane zdarzeń jako ładunki JSON. Nawet poza tworzeniem stron internetowych JSON znalazł zastosowania. Wymiana danych naukowych, narzędzia do zarządzania konfiguracją, takie jak Ansible, komunikacja urządzeń IoT i systemy agregacji logów — wszystkie wykorzystują JSON. Prostota formatu i uniwersalne wsparcie czynią go bezpiecznym wyborem, gdy wiele systemów musi wymieniać dane. Wraz z postępem w karierze programistycznej będziesz pracować z JSON w niezliczonych kontekstach. Inwestycja w głębokie zrozumienie JSON zwraca się w każdym projekcie, którego się dotkniesz.
Wypróbuj Narzędzie
Formater JSON
Powiązane Artykuły
Składnia JSON
Chociaż JSON jest zaprojektowany tak, aby był prosty, ma ścisłe zasady składni, których należy przestrzegać dokładnie. Pojedynczy źle umieszczony przecinek lub niewłaściwy znak cudzysłowu może sprawić, że cały Twój JSON będzie nieprawidłowy. Ten przewodnik obejmuje wszystkie zasady składni, które musisz znać, aby pisać prawidłowy JSON i szybko identyfikować błędy, gdy się pojawią.
Typy danych JSON
JSON obsługuje dokładnie sześć typów danych, co czyni go niezwykle prostym w porównaniu z pełnymi językami programowania. Jednak tych sześć typów jest wystarczających do reprezentowania praktycznie każdej struktury danych.