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} } |
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); } }); |
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(); |
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。