Основи JSON: структура, синтаксис, переваги

1. Що таке JSON (JavaScript Object Notation)?

JSON (читається як «джейсон», а не «жесон»!) розшифровується як JavaScript Object Notation. Попри слово «JavaScript» у назві, JSON — це універсальний формат, який підтримують майже всі мови програмування, зокрема Java.

JSON запропонував Дуглас Крокфорд на початку 2000-х як простий спосіб обміну даними між браузером і сервером. До нього домінував XML — багатослівний і перевантажений тегами.

JSON виявився компактнішим, простішим і легко читаним для людини. Він швидко став стандартом де-факто для обміну даними між клієнтом і сервером, особливо у вебі та мобільних застосунках.

Чому JSON став стандартом?

• Простий синтаксис — легко писати й читати вручну.
• Компактність — немає зайвих тегів і «води».
• Зручність читання — навіть гуманітарій зрозуміє, що відбувається.
• Легкість парсингу — більшість мов мають вбудовані/сторонні бібліотеки.
• Міжмовність — Java, Python, Kotlin тощо — JSON підтримують усі.
• Стандарт для REST API — переважна більшість API повертають JSON.

Порівняння з XML

Перевага — за JSON майже за всіма пунктами. Втім, XML залишається актуальним там, де потрібні складні схеми, сувора типізація, валідація за XSD, підтримка коментарів і атрибутів — наприклад, у застарілих системах і банківському ПЗ.

На практиці, якщо ви не пишете ПЗ для банку або космічного корабля, — використовуйте JSON.

2. Базовий синтаксис JSON

Якщо ви працювали з об’єктами JavaScript або словниками в інших мовах, синтаксис видасться знайомим. У Java прямого «словника» немає, його роль виконують колекції з java.util, насамперед Map<K, V> (найчастіше — HashMap<K, V>).

Основні елементи

• Об’єкти — набір пар «ключ: значення», укладених у { }.
• Масиви — впорядковані списки значень, укладені в [ ].

Приклад об’єкта:

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

Приклад масиву:

[1, 2, 3, 4, 5]

Приклад об’єкта з масивом:

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

Допустимі типи значень

У JSON можна використовувати лише такі типи даних:

"hello"

123, 3.14, -7

true, false

null

{ ... }

[ ... ]

Увага: ключі в об’єктах — це завжди рядки в подвійних лапках, наприклад "name". Одинарні лапки не допускаються.

Приклади валідного JSON

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

Приклад невалідного JSON (помилки)

{
  name: 'Bob', // Помилка: ключі та рядки — лише в подвійних лапках!
  age: 25,
}

3. Структура даних: вкладеність об’єктів і масивів

JSON підтримує глибоку вкладеність: об’єкти в об’єктах, масиви в об’єктах, об’єкти в масивах тощо. Це як матрьошка.

Приклад складного JSON-документа

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

У кореневому об’єкті є рядкове поле "university", булеве поле "active" та масив "students", у якому лежать об’єкти студентів.

Візуальна схема (блок-схема)

{
  "ключ": значення,
  "масив": [
    { "ключ": значення },
    { "ключ": значення }
  ],
  "об’єкт": {
    "ключ": значення
  }
}

4. Переваги JSON

Чому JSON такий популярний?

1. Легко читається людиною й машиною — структуру легко зрозуміти.
2. Компактність — мінімум зайвих символів.
3. Простота парсингу — безліч бібліотек для читання/запису.
4. Стандарт для REST API та мобільних застосунків — повсюдно використовується.
5. Гнучкість — описує як прості списки, так і деревоподібні структури.
6. Конфіги, налаштування, зберігання даних — часто використовується в конфігураціях.
7. Підтримка всіма мовами — Java, Python, Go, Rust тощо.

5. Практика: розбір прикладів JSON-файлів

Приклад 1: Список користувачів

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

Це масив, де кожен елемент — об’єкт користувача.

Приклад 2: Конфігурація застосунку

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

Об’єкт із вкладеним об’єктом "database". Дуже схоже на реальні налаштування застосунків.

Приклад 3: Помилки в JSON

{
  "name": "Alice",
  "age": 25,
} // Помилка: зайва кома перед закривною фігурною дужкою!

Запам’ятайте: у JSON не можна ставити кому після останнього елемента.

Приклад 4: Ключі без лапок

{ name: "Alice", age: 25 } // Помилка: ключі мають бути в подвійних лапках!

6. Корисні нюанси

Таблиця: що можна і чого не можна в JSON

"ключ": "значення"

'ключ': 'значення'

"ключ": 123

"ключ": 0123

"ключ": null

"ключ": undefined

"ключ": true

"ключ": True

"ключ": [1, 2, 3]

"ключ": [1, 2, 3,]

Коротке порівняння JSON і Java-об’єктів

int, double, boolean

String

Map<String, Object>

null

Приклад: Java-клас і його JSON-подання

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

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

7. Типові помилки під час роботи з JSON

Помилка № 1: Одинарні лапки замість подвійних. JSON підтримує лише подвійні лапки для ключів і рядків.

{ 'name': 'Alice' } // Помилка!

Помилка № 2: Зайва кома. Не можна ставити кому після останнього елемента.

{ "name": "Alice", } // Помилка!

Помилка № 3: Ключі без лапок. Ключі завжди мають бути в подвійних лапках.

{ name: "Alice" } // Помилка!

Помилка № 4: Числа з провідними нулями. Такі числа недопустимі.

{ "age": 025 } // Помилка!

Помилка № 5: Використання undefined. У JSON немає undefined, використовуйте null.

{ "value": undefined } // Помилка!

Помилка № 6: True/False з великої літери. У JSON тільки true і false (малими).

{ "active": True } // Помилка!