「GIS理论」JSON数据格式初探

JSON和GeoJSON都是GIS领域广泛应用的数据交换格式，也是WebGIS中不可或缺的内容。通过本文，您可以初步认识JSON数据格式，它的数据类型、语法规则以及在JavaScript, Python, PHP语言下的读写，还可以简单了解一下JavaScript的发展历程，在下一篇中，我们将介绍JSON数据格式在GIS领域的运用。

简介

JSON(JavaScript Object Notation) is a lightweight data-interchange format. It is easy for humans to read and write. It is easy for machines to parse and generate. It is based on a subset of the JavaScript Programming Language, Standard ECMA-262 3^rd Edition – December 1999.

JSON 是一种轻量级的数据交换格式，易于人阅读和编写，易于机器解析和生成，它的出现基于JavaScript的一个子集，关于ECMA-262，涉及到JavaScript的发展历程，放在了文末，大家感兴趣的话可以了解一下。

JSON is a text format that is completely language independent but uses conventions that are familiar to programmers of the C-family of language, including C, C++, C#, Java, JavaScript, Perl, Python and many others. These properties make JSON an ideal data-interchange language.

JSON 是一种完全独立于语言的文本格式，但是也遵守一些常见语言的习惯（像C，C++，C#, Java, JavaScript, Perl, Python）正因如此，JSON成为一门理想的数据交换语言。

JSON allows for easy interchange of data, often between a program and a database. JSON grew out of the need to have a real-time server-to-browser communication.

JSON让数据交换变得轻松，通常是程序和数据库间的数据交换，JSON为满足实时的服务器与浏览器间的交流的需要而出现。

数据类型

JSON只包括数字、字符串、布尔值、数组、对象、Null六种数据类型。

数字：并不区分整型和浮点型；

字符串：表示为 “…”；

布尔值：表示为True或者False；

数组：表示为 […]；

对象：表示为 {…}；

Null: 表示空值

语法规则

JSON is built on two structures:

1. A collection of name/value pairs. In various languages, this is realized as an object, record, struct, dictionary, hash table, keyed list, or associative array.

“名/值“对的集合，不同的语言中，它被理解为对象、记录、结构、字典、哈希表、有键列表或者关联数组；

1. An ordered list of values. In most languages, this is realized as an array, vector, list, or sequence.

值的有序列表，大多语言中，它被理解为数组、矢量、列表或者序列。

这两种结构让小编联想到对象数组 {[…]}，数组对象 [{…}]的概念。

These are universal data structures. Virtually all modern programming languages support them in one form or another. It makes sense that a data format that is interchangeable with programming languages also be based on these structures.

这些都是常见的数据结构，假如所有的现代编程语言都以某种形式支持它们，使得一种数据格式在这些编程语言间沟通成为可能。

具体例子

初步了解后，我们来看一个具体的例子，更加直观，便于理解。

很容易可以理解上图中代码的意思，JSON有着易于人的阅读和编写的特性，图中为一个检查是否为合法JSON格式的网站：https://jsonlint.com/ ，推荐给大家。

举一个具体使用的例子，一个动态网页想从服务器获得数据时，服务器从数据库查找数据，然后把数据转换为JSON格式，这样网页的脚本代码就可以把此JSON字符串解析为内部的数据格式去使用。

上述过程可以分为两大步骤，第一步将数据编码成JSON字符串，我们称之为stringify，第二步把JSON字符串解析为数据，我们称之为parse

JavaScript读写JSON

核心是JavaScript语言中的JSON对象，该对象有两个方法，stringify() 和parse()，很好的对应着上文的两个步骤，当然，JSON本就出自JavaScript的子集，对JavaScript支持的如此自然也不足为奇。

JSON.stringify()

方法JSON.stringify()将JavaScript对象编码成JSON字符串

转换结果：

JSON.parse()

方法JSON.parse()将JSON字符串解析为JavaScript对象

Python读写JSON

使用JSON函数需要导入json库：import json

与对应上文的两个步骤相对应，这里也同样有两个函数json.dumps()和json.loads()，我们依次介绍:

json.dumps()

方法json.dumps()将Python对象编码成JSON字符串

Python原始数据向json类型的转换对照表：

json.loads()

方法json.load()将JSON字符串解析为Python对象

JSON类型转换到python的类型对照表：

结合两个对照表，我们发现将Python对象编码成JSON字符串后，再将该JSON字符串解析为Python对象有时候会和初始的Python对象有所不同，认识到其实编码和解码两个过程不是完全互逆的。

PHP读写JSON

对应上文提到的两个步骤，这里也同样有两个函数json_encode()和json_decode()，我们依次来看：

json_encode()

方法json_encode()将PHP对象编码成JSON字符串

json_decode()

方法json_decode()将JSON字符串解码为PHP对象

扩展阅读：ECMA-262

ECMA是一家国际标准化组织，简单说就是制定、发布相关技术标准的组织，该组织出版了约370个标准和90篇技术报告，其中ECMA-262是专门关于ECMAScript的标准规范。

ECMA-262也在不断的发展、完善，至今为止已经到第十版。

今年推出的ES2019

笔者还在ES6挣扎，对之后的版本特性并没有过多了解，故在此不多介绍。说了这么多，ECMAScript和JavaScript有什么关系？ECMAScript 不是一种编程语言，仅仅是一种脚本语言规范，不支持输入输出，ECMAScript的实现需要主机环境，浏览器端就是一种宿主环境，ECMAScript在浏览器端的实现就是JavaScript. 此外还有其他的主机环境，ECMAScript在服务器端的实现是NodeJS. 一句话来说，ECMAScript是JavaScript的规范，JavaScript是ECMAScript的实现。

总结一下本文，我们初步认识了JSON数据格式，它的数据类型、语法规则，简单了解其在JavaScript, Python, PHP语言下的读写，现在我们已经做好了学习JSON和GeoJSON数据格式在GIS领域运用的充分准备，下次见~