轻量级的数据交换格式JSON (JavaScript Object Notation)介绍

什么是JSON？
JSON (JavaScript Object Notation) 是一种轻量级的数据交换格式，它属于JavaScript的一个子集，采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据。简洁和清晰的层次结构使得 JSON 成为理想的数据交换语言。
JSON具有易读性，易于解析和生成，适用于各种编程语言。JSON的数据格式既适合人类阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，并有效地提升网络传输效率。

JSON的历史可追溯到20世纪90年代，最初它是为JavaScript语言而创建的，旨在简化数据交换。JavaScript的发明人Douglas Crockford在2001年左右引入了JSON。他当时正在为他的一个项目寻找一种更方便的数据格式，以替代当时广泛使用但语法比较复杂的XML数据格式。自从2005年-2006年开始正式成为主流的数据交换格式。

由于JSON结构简单、易于阅读和编写，因此在Web开发中迅速获得了广泛的应用。尤其在AJAX技术开始流行之后，JSON更是成为了数据交换的首选格式。通过AJAX，可以实现在不刷新整个页面的情况下，与服务器进行数据交换，这使得Web应用能够提供更为流畅和响应更快的用户体验。

JSON的主要作用是作为一种数据交换格式，允许数据在应用程序或服务之间轻松传输。因为它是基于文本的，所以可以轻松地在网络上发送和接收，并且可以被所有主流的编程语言所解析和生成。

JSON的用途
JSON (JavaScript Object Notation)的主要用途是在网络应用程序中传输和存储数据。具体来说，以下是JSON的一些主要用途：

• 数据交换：JSON作为一种数据交换格式，是在网络上发送和接收数据的主要方式。比如，在Web应用程序中，客户端和服务器之间的数据通常使用JSON格式发送和接收。
• 数据存储：JSON也常被用来存储复杂的数据结构。因为JSON数据格式的可读性和灵活性，它被广泛应用于NoSQL数据库中用来存储数据，例如MongoDB。
• 配置文件：许多软件和服务使用JSON格式的文件来存储配置信息。因为JSON易于阅读和编写，因此对开发者来说，使用JSON作为配置文件是一种很方便的选择。

JSON的基本语法

JSON数据对象是一个由标记符组合而成的序列。这套标记符包含六个构造字符、字符串、数字和三个字面量值。三个字面量值分别为：null（空值）、true（布尔值：真）和false（布尔值：假）。
JSON有六个构造字符（有点像Java中的关键字）： [ 左方括号、] 右方括号、{ 左大括号、} 右大括号、: 冒号、, 逗号。
在这六个构造字符的前或后，允许出现无意义的空白字符：空格（\x20）、水平制表符（\x09）、换行符（\x0A）、回车符（\x0D）。

JSON字符串可以是一个序列化的对象或数组。

JSON的格式规范：

• 数据元素由“键/值”对来表示，“键”和“值”之间用冒号（:）分隔。
• “键/值”对之间使用逗号（,）分隔，最后一个“键/值”对后面没有逗号。
• “键”名必须用双引号（"）括起来，不能使用单引号（'），它是字符串类型。“键”名实际上相当于XML格式中的标签名。而且“键”名是区分大小写的。
• “值”可以是JSON六种基本数据类型中的一种：字符串、数字、布尔值、对象、数组或空值（null）。
• 字符串值必须使用双引号（"）括起来，可以包含任意Unicode字符序列，特殊字符可以使用转义字符表示。例如：“Hello”、“中华人民共和国”。
• 数字值可以是整数或浮点数，无须使用引号括起来。例如：512，26.08
• 布尔值只有两个取值：true和false，无须使用引号括起来。 例如：true, false
• 数组（Array）使用方括号（[ ]）括起来，数组元素之间使用逗号（,）分隔。例如：[a, b, c, d, e]
• 对象（Object）使用花括号（{ }）括起来，“键/值”对之间使用逗号（,）分隔。 例如：{“name”: “John”, “age”: 30}
• JSON是严格区分大小写的，“键”和字符串值都应该使用双引号括起来。
• JSON的对象和数组都可以嵌套，允许在对象中包含对象或数组，或在数组中包含对象或其他数组。
• JSON不支持注释，不允许在JSON数据中添加注释。

键值对 及其示例
JSON 数据对象的基本单位是“键/值”对，形式如下：
{ “key”: “value” }

其中的"key" 是“键名”，是字符串类型，在JSON 数据格式中，"key"是JSON 数据元素的标签名。
“value” 是与“键名”"key"对应的JSON 数据元素的“值”。“value” 的类型必须是JSON 基本数据类型，可以是字符串、数字、数组、布尔值或者JSON 对象。

JSON “键/值”对的一些示例：
字符串:
{ “姓名”: “雷锋” }
数字：
{ “年龄”: 30 }
布尔值：
{ “是否党员”: true }
数组：
{ “爱好”: [“阅读”, “音乐”, “运动”] }

嵌套对象和数组
在JSON中，可以通过在对象或数组中包含其他对象或数组，来实现嵌套。这样可以表达更复杂的数据结构。

1. 嵌套对象:
   JSON对象可以嵌套包含其他对象，如下所示：
   JSON对象示例：
   {
   “员工”: {
   “姓名”: “张振华”,
   “住址”: {
   “街道”: “新明街道”,
   “城市”: “宁波”,
   “省份”: “浙江”,
   “邮编”: “315040”
   }
   “爱好”: [“阅读”, “音乐”, “运动”]
   }
   }
   在这个例子中，JSON对象"员工"一共包含叁个“键/值”对：“姓名”、“住址"和"爱好”。"住址"本身也是一个嵌套的JSON对象。而"爱好"的值则是一个数组。

2. 嵌套数组:
   JSON数组可以包含其他数组和JSON对象，例如：
   JSON数组对象
   {
   “矩阵”: [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
   “舞蹈社团”:[员工1，员工2，员工3]
   }
   在这个例子中，JSON对象有两个“键/值”对："矩阵"的值是一个包含三个数组的数组。"舞蹈社团"则是由员工组成。而上面定义的员工对象本身就是一个嵌套的JSON对象。

下面是另外二个对象和数组的混合嵌套的例子:
在JSON中，对象和数组可以按照需要嵌套在一起。例如：

• JSON数据对象 (Object): JSON对象是由键值对组成的无序集合。对象用花括号（{ }）括起来，键值对之间用逗号（,）分隔。每个键值对由冒号（:）分隔键和值。在JSON对象中可以嵌套JSON数组。例如：
  {“姓名”: “雷锋”, “年龄”: 30, “是否党员”: true, “爱好”: [“阅读”, “音乐”, “运动”]}

• JSON数组：是由方括号（[ ]）括起来的。也可作为独立的JSON数据使用。在JSON数组中也可嵌套JSON对象。例如：
  [ {“姓名”:“左宗堂”,“介绍信息”:“民族英雄，左宗堂收复新疆，功成名就，永垂青史！”,“年龄”:100}, {“姓名”:“岳飞”,“介绍信息”:“民族英雄，岳飞精忠保国，壮志难酬，受陷害而死。作品《满江红 怒发冲冠》意难平，千古传诵。”,“年龄”:60} ]

  因此，JSON数据对象非常灵活，可按需要构造各种复杂的数据结构。

第三方 JSON 库
在 Java 8 中，没有内置的 JSON 库，但有很多第三方 JSON 库可供使用。这些库提供了解析、生成、转换和操作 JSON 数据的功能。以下是一些流行的第三方 JSON 库：

• Fastjson：Alibaba 开发的一个高性能 JSON 解析器，提供简单易用的 API 来处理 JSON 数据。
• Jackson：一个高性能的 JSON 处理库，可以将 Java 对象与 JSON 数据进行相互转换。
• Gson：Google 提供的一个用于处理 JSON 数据的库，可以轻松将 Java 对象转换为 JSON，反之亦然。
• JSON-java（org.json）：一个简单的 JSON 处理库，用于解析和创建 JSON 数据。
• JSON.simple：一个简单、轻量级的用于解析和生成JSON数据的Java库。它提供了一种简单的方式来处理JSON数据和以JSON格式输出数据。

这些库各有特点，你可以根据项目需求和个人喜好选择合适的库。
在 Java 9 及以上版本中，也可以使用 Java 内置的 JSON-P (javax.json) 和 JSON-B (javax.json.bind) 来处理 JSON 数据。

处理JSON在Java中是一个常见的任务，在JDK8以下版本通常需要借助一些第三方JSON库来简化处理过程，最常用的库有Jackson和Gson。使用这些库时通常使用项目管理工具来简化项目所需依赖库的配置。
例如，项目管理工具Maven，主要用于Java项目的构建、依赖管理、报告和文档生成等。它基于项目对象模型（POM）的概念，通过一个中央信息片段来管理项目的各个方面。Maven提供了一套标准化的项目结构和构建生命周期，以及依赖管理系统，使得项目的构建、测试、打包、部署等过程更加自动化和标准化。Maven中的POM（Project Object Model）是项目的核心，它描述了项目的基本信息、依赖关系、构建配置等。通过POM，Maven能够理解项目的需求，并自动下载和管理项目所需的依赖库，避免了手动处理依赖的复杂性和版本冲突问题。