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）。
在这里插入图片描述

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。

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。
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。