JSON 基础：结构、语法与优势

1. 什么是 JSON（JavaScript Object Notation）？

JSON（读作“杰森”，不是按字母逐个拼读）是 JavaScript Object Notation 的缩写。尽管名字里包含“JavaScript”，JSON 是一种通用格式，几乎所有编程语言都支持，包括 Java。

JSON 由 Douglas Crockford 在 2000 年代初提出，作为在浏览器与服务器之间交换数据的简单方式。在此之前，主流是 XML——冗长且标签繁多。

JSON 更加紧凑、简单，也更易于“肉眼”阅读。它迅速成为客户端与服务器之间数据交换的事实标准，尤其是在 Web 与移动应用中。

为什么 JSON 成为标准？

• 语法简单——手写、阅读都很容易。
• 紧凑——没有多余的标签和“废话”。
• 可读性强——即使非技术人士也能看懂。
• 易于解析——大多数语言都有内置/第三方库。
• 跨语言——Java、Python、Kotlin 等等——都支持 JSON。
• REST API 的事实标准——绝大多数 API 返回 JSON。

与 XML 的比较

JSON 在几乎所有方面都占优。尽管如此，在需要复杂 schema、严格类型、基于 XSD 的校验、支持注释与属性的场景——例如在遗留系统与银行业软件中——XML 仍然有其用武之地。

在实践中，如果你不是在为银行或航天器编写软件——就用 JSON。

2. JSON 的基础语法

如果你用过 JavaScript 的object或其他语言的字典，语法会觉得很熟悉。在 Java 中没有直接的“字典”，其角色由 java.util 中的集合承担，首选 Map<K, V>（通常是 HashMap<K, V>）。

基本元素

• object——由若干“key: value”对组成，用 { } 包裹。
• array——有序的value列表，用 [ ] 包裹。

object示例：

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

array示例：

[1, 2, 3, 4, 5]

包含array的object示例：

{
  "students": [
    "Ivan",
    "Maria",
    "John"
  ]
}

允许的value类型

JSON 只支持以下数据类型：

"hello"

123, 3.14, -7

true, false

null

{ ... }

[ ... ]

注意：object中的key必须是使用双引号的字符串，例如 "name"。不允许使用单引号。

有效 JSON 示例

{
  "id": 1,
  "name": "Bob",
  "active": true,
  "scores": [10, 20, 30],
  "profile": {
    "email": "bob@example.com",
    "phone": null
  }
}

无效的 JSON 示例（错误）

{
  name: 'Bob', // 错误：key和value必须使用双引号！
  age: 25,
}

3. 数据结构：object与array的嵌套

JSON 支持深度嵌套：object中可以有object、object中可以有array、array中可以有object，等等，就像套娃。

复杂 JSON 文档示例

{
  "university": "Java University",
  "students": [
    {
      "name": "Ivan",
      "age": 20,
      "courses": ["Math", "Java", "English"]
    },
    {
      "name": "Maria",
      "age": 19,
      "courses": ["Biology", "Java", "Art"]
    }
  ],
  "active": true
}

在根object中有一个字符串字段 "university"，一个布尔字段 "active"，以及一个array "students"，其中存放学生object。

可视化示意（方框图）

{
  "key": value,
  "array": [
    { "key": value },
    { "key": value }
  ],
  "object": {
    "key": value
  }
}

4. JSON 的优势

为什么 JSON 如此流行？

1. 对人和机器都易读——结构一目了然。
2. 紧凑——冗余符号最少。
3. 易于解析——读写库非常多。
4. REST API 与移动应用的事实标准——无处不在。
5. 灵活——既能表示简单列表，也能表示树形结构。
6. 配置、设置、数据存储——常用于各类配置。
7. 语言全面支持——Java、Python、Go、Rust 等。

5. 实践：解析 JSON 文件示例

示例 1：用户列表

[
  {
    "id": 1,
    "name": "Alice"
  },
  {
    "id": 2,
    "name": "Bob"
  }
]

这是一个array，其中每个元素都是一个用户object。

示例 2：应用配置

{
  "debug": true,
  "maxConnections": 100,
  "database": {
    "host": "localhost",
    "port": 5432,
    "user": "admin",
    "password": "password"
  }
}

该object包含一个嵌套object "database"。这与真实的应用配置非常相似。

示例 3：JSON 中的错误

{
  "name": "Alice",
  "age": 25,
} // 错误：闭合括号前多了一个逗号！

请记住：在 JSON 中，最后一个元素后不能加逗号。

示例 4：未加引号的key

{ name: "Alice", age: 25 } // 错误：key必须使用双引号！

6. 实用细节

表格：JSON 中哪些可以，哪些不可以

"key": "value"

'key': 'value'

"key": 123

"key": 0123

"key": null

"key": undefined

"key": true

"key": True

"key": [1, 2, 3]

"key": [1, 2, 3,]

JSON 与 Java object的简要对照

int, double, boolean

String

Map<String, Object>

null

示例：Java 类及其 JSON 表示

public class Student {
    public String name;
    public int age;
}

{
  "name": "Alice",
  "age": 20
}

7. 使用 JSON 常见错误

错误 1：用单引号代替双引号。JSON 只接受用于key和字符串的双引号。

{ 'name': 'Alice' } // 错误！

错误 2：多余的逗号。不允许在最后一个元素后添加逗号。

{ "name": "Alice", } // 错误！

错误 3：key未加引号。key必须始终用双引号括起来。

{ name: "Alice" } // 错误！

错误 4：带前导零的数字。这类数字是无效的。

{ "age": 025 } // 错误！

错误 5：使用 undefined。JSON 中没有 undefined，请使用 null。

{ "value": undefined } // 错误！

错误 6：True/False 首字母大写。JSON 只有小写的 true 与 false。

{ "active": True } // 错误！