JSON的使用場景及注意事項介紹

上篇咱們講解了JSON的誕生緣由是由於XML整合到HTML中各個瀏覽器實現的細節不盡相同，因此道格拉斯·克羅克福特（Douglas Crockford） 和 奇普·莫寧斯達（Chip Morningstar）一塊兒從JS的數據類型中提取了一個子集，做爲新的數據交換格式，由於主流的瀏覽器使用了通用的JavaScript引擎組件，因此在解析這種新數據格式時就不存在兼容性問題，因而他們將這種數據格式命名爲 「JavaScript Object Notation」，縮寫爲 JSON，由此JSON便誕生了！

今天咱們來學習一下JSON的結構形式、數據類型、使用場景以及注意事項吧！

1、JSON格式

上面咱們知道JSON是從JavaScript的數據類型中提取出來的子集，那JSON有幾種結構形式呢？又有哪些數據類型呢？他們又分別對應着JavaScript中的哪些數據類型呢？

1.JSON的2種結構形式

一、鍵值對形式

上期咱們舉了一個JSON的實例，就是鍵值對形式的，以下：

{
  "person": {
    "name": "pig",
    "age": "18",
    "sex": "man",
    "hometown": {
      "province": "江西省",
      "city": "撫州市",
      "county": "崇仁縣"
    }
  }
}

這種結構的JSON數據規則是：一個無序的「‘名稱/值’對」集合。一個對象以 {左括號 開始， }右括號 結束。每一個「名稱」後跟一個 :冒號 ；「‘名稱/值’ 對」之間使用 ,逗號 分隔，。

二、數組形式
由於大多數時候你們用的JSON可能都是上面那種key-value形式，因此不少人在講解JSON的時候老是會忽略數組形式，這一點是須要注意的。

那JSON的數組形式是怎麼樣的呢？豬哥也舉一個實例吧！

["pig", 18, "man", "江西省撫州市崇仁縣"]

數組形式的JSON數據就是值（value）的有序集合。一個數組以 [左中括號 開始， ]右中括號 結束。值之間使用 ,逗號 分隔。

2.JOSN的6種數據類型

上面兩種JSON形式內部都是包含value的，那JSON的value到底有哪些類型，並且上期咱們說JSON其實就是從Js數據格式中提取了一個子集，那具體有哪幾種數據類型呢？

1. string：字符串，必需要用雙引號引發來。
2. number：數值，與JavaScript的number一致，整數（不使用小數點或指數計數法）最多爲 15 位。小數的最大位數是 17。
3. object：JavaScript的對象形式，{ key:value }表示方式，可嵌套。
4. array：數組，JavaScript的Array表示方式[ value ]，可嵌套。
5. true/false：布爾類型，JavaScript的boolean類型。
6. null：空值，JavaScript的null。

以上數據形式圖片來源JSON官方文檔：http://www.json.org/json-zh.html

2、JSON使用場景

介紹完JSON的數據格式，那咱們來看看JSON在企業中使用的比較多的場景。

1.接口返回數據

JSON用的最多的地方莫過於Web了，如今的數據接口基本上都是返回的JSON，具體細化的場景有：

1. Ajxa異步訪問數據
2. RPC遠程調用
3. 先後端分離後端返回的數據
4. 開放API，如百度、高德等一些開放接口
5. 企業間合做接口

這種API接口通常都會提供一個接口文檔，說明接口的入參、出參等，

通常的接口返回數據都會封裝成JSON格式，好比相似下面這種

{
    "code": 1,
    "msg": "success",
    "data": {
        "name": "pig",
        "age": "18",
        "sex": "man",
        "hometown": {
            "province": "江西省",
            "city": "撫州市",
            "county": "崇仁縣"
        }
    }
}

2.序列化

程序在運行時全部的變量都是保存在內存當中的，若是出現程序重啓或者機器宕機的狀況，那這些數據就丟失了。通常狀況運行時變量並非那麼重要丟了就丟了，但有些內存中的數據是須要保存起來供下次程序或者其餘程序使用。

保存內存中的數據要麼保存在數據庫，要麼保存直接到文件中，而將內存中的數據變成可保存或可傳輸的數據的過程叫作序列化，在Python中叫pickling，在其餘語言中也被稱之爲serialization，marshalling，flattening等等，都是一個意思。

正常的序列化是將編程語言中的對象直接轉成可保存或可傳輸的，這樣會保存對象的類型信息，而JSON序列化則不會保留對象類型！

爲了讓你們更直觀的感覺區別，豬哥用代碼作一個測試，你們一目瞭然

1. Python對象直接序列化會保存class信息，下次使用loads加載到內存時直接變成Python對象。
2. JSON對象序列化只保存屬性數據，不保留class信息，下次使用loads加載到內存能夠直接轉成dict對象，固然也能夠轉爲Person對象，可是須要寫輔助方法。

對於JSON序列化不能保存class信息的特色，那JSON序列化還有什麼用？答案是固然遊有用，對於不一樣編程語言序列化讀取有用，好比：我用Python爬取數據而後轉成對象，如今我須要將它序列化磁盤，而後使用Java語言讀取這份數據，這個時候因爲跨語言數據類型不一樣，因此就須要用到JSON序列化。

存在即合理，兩種序列化可根據需求自行選擇！

3.生成Token

首先聲明Token的形式多種多樣，有JSON、字符串、數字等等，只要能知足需求便可，沒有規定用哪一種形式。

JSON格式的Token最有表明性的莫過於JWT（JSON Web Tokens）。

隨着技術的發展，分佈式web應用的普及，經過Session管理用戶登陸狀態成本愈來愈高，所以慢慢發展成爲Token的方式作登陸身份校驗，而後經過Token去取Redis中的緩存的用戶信息，隨着以後JWT的出現，校驗方式更加簡單便捷化，無需經過Redis緩存，而是直接根據Token取出保存的用戶信息，以及對Token可用性校驗，單點登陸更爲簡單。

豬哥也曾經使用JWT作過app的登陸系統，大概的流程就是：

1. 用戶輸入用戶名密碼
2. app請求登陸中心驗證用戶名密碼
3. 若是驗證經過則生成一個Token，其中Token中包含：用戶的uid、Token過時時間、過時延期時間等，而後返回給app
4. app得到Token，保存在cookie中，下次請求其餘服務則帶上
5. 其餘服務獲取到Token以後調用登陸中心接口驗證
6. 驗證經過則響應

JWT登陸認證有哪些優點：

1. 性能好：服務器不須要保存大量的session
2. 單點登陸（登陸一個應用，同一個企業的其餘應用均可以訪問）：使用JWT作一個登陸中心基本搞定，很容易實現。
3. 兼容性好：支持移動設備，支持跨程序調用，Cookie 是不容許垮域訪問的，而 Token 則不存在這個問題。
4. 安全性好：由於有簽名，因此JWT能夠防止被篡改。

更多JWT相關知識自行在網上學習，本文不過多介紹！

4.配置文件

說實話JSON做爲配置文件使用場景並很少，最具表明性的就是npm的package.json包管理配置文件了，下面就是一個npm的package.json配置文件內容。

{
  "name": "server",       //項目名稱
  "version": "0.0.0",
  "private": true,
  "main": "server.js",   //項目入口地址，即執行npm後會執行的項目
  "scripts": {
    "start": "node ./bin/www"  ///scripts指定了運行腳本命令的npm命令行縮寫
  },
  "dependencies": {
    "cookie-parser": "~1.4.3",  //指定項目開發所需的模塊
    "debug": "~2.6.9",
    "express": "~4.16.0",
    "http-errors": "~1.6.2",
    "jade": "~1.11.0",
    "morgan": "~1.9.0"
  }
}

但其實JSON並不合適作配置文件，由於它不能寫註釋、做爲配置文件的可讀性差等緣由。

配置文件的格式有不少種如：toml、yaml、xml、ini等，目前不少地方開始使用yaml做爲配置文件。

3、JSON在Python中的使用

最後咱們來看看Python中操做JSON的方法有哪些，在Python中操做JSON時須要引入json標準庫。

import json

1.類型轉換

一、Python類型轉JSON：json.dump()

# 一、Python的dict類型轉JSON
person_dict = {'name': 'pig', 'age': 18, 'sex': 'man', 'hometown': '江西撫州'}
# indent參數爲縮進空格數
person_dict_json = json.dumps(person_dict, indent=4)
print(person_dict_json, '\n')

# 二、Python的列表類型轉JSON
person_list = ['pig', 18, 'man', '江西撫州']
person_list_json = json.dumps(person_list)
print(person_list_json, '\n')

# 三、Python的對象類型轉JSON
person_obj = Person('pig', 18, 'man', '江西撫州')
# 中間的匿名函數是得到對象全部屬性的字典形式
person_obj_json = json.dumps(person_obj, default=lambda obj: obj.__dict__, indent=4)
print(person_obj_json, '\n')

執行結果：

二、JSON轉Python類型：json.loads()

# 四、JSON轉Python的dict類型
person_json = '{ "name": "pig","age": 18, "sex": "man", "hometown": "江西撫州"}'
person_json_dict = json.loads(person_json)
print(type(person_json_dict), '\n')

# 五、JSON轉Python的列表類型
person_json2 = '["pig", 18, "man", "江西撫州"]'
person_json_list = json.loads(person_json2)
print(type(person_json_list), '\n')

# 六、JSON轉Python的自定義對象類型
person_json = '{ "name": "pig","age": 18, "sex": "man", "hometown": "江西撫州"}'
# object_hook參數是將dict對象轉成自定義對象
person_json_obj = json.loads(person_json, object_hook=lambda d: Person(d['name'], d['age'], d['sex'], d['hometown']))
print(type(person_json_obj), '\n')

執行結果以下：

2.對應的數據類型

上面咱們演示了Python類型與JSON的相互轉換，最開始的時候咱們講過JSON有6種數據類型，那這6種數據類型分別對應Python中的哪些數據類型呢？

3.須要注意的點

1. JSON的鍵名和字符串都必須使用雙引號引發來，而Python中單引號也能夠表示爲字符串，因此這是個比較容易犯的錯誤！
2. Python類型與JSON相互轉換的時候究竟是用load/dump仍是用loads\dumps？他們之間有什麼區別？何時該加s何時不應加s？這個咱們能夠經過查看源碼找到答案：不加s的方法入參多了一個fp表示filepath，最後多了一個寫入文件的操做。因此咱們在記憶的時候能夠這樣記憶：加s表示轉成字符串(str)，不加s表示轉成文件。
3. Python自定義對象與JSON相互轉換的時候須要輔助方法來指明屬性與鍵名的對應關係，若是不指定一個方法則會拋出異常！

1. 相信有些看的仔細的同窗會好奇上面豬哥使用json.dumps方法將Python類型轉JSON的時候，若是出現中文，則會出現：u6c5fu897fu629au5dde這種東西，這是爲何呢？緣由是：Python 3中的json在作dumps操做時，會將中文轉換成unicode編碼，並以16進制方式存儲，而並非UTF-8格式！

4、總結

今天咱們學習了JSON的2種形式，切記JSON還有[...]這種形式的。

學習了JSON的6種數據類型他們分別對於Python中的哪些類型。

瞭解了JSON的一些使用場景以及實際的例子。

還學習了在Python中如何使用JSON以及須要注意的事項。

結合上期的JSON的誕生與發展介紹，咱們JSON相關的知識基本就介紹的差很少，後面會出一些爬蟲實際案例來教你們如何解析返回JSON數據。

一個JSON知識點卻分兩篇長文（近萬字）來說，其重要性不言而喻。由於無論你是作爬蟲、仍是作數據分析、web、甚至前端、測試、運維，JSON都是你必需要掌握的一個知識點！