| JavaScript Object Notation | |
|---|---|
| |
| Dateiendung: | .json
|
| MIME-Type: | application/json |
| Standard(s): | RFC 8259, ECMA-404 (PDF) |
| Website: | https://json.org/ |
Die JavaScript Object Notation (JSON [ˈdʒeɪsən]) ist ein kompaktes Datenformat in einer einfach lesbaren Textform und dient dem Zweck des Datenaustausches zwischen Anwendungen. JSON ist von der Programmiersprache unabhängig. Parser und Generatoren existieren in allen verbreiteten Sprachen.
JSON wurde ursprünglich von Douglas Crockford spezifiziert. Stand Ende 2017 wird es durch zwei unterschiedliche, inhaltlich aber gleiche, Standards spezifiziert – RFC 8259[1] sowie ECMA-404.[2]
JSON wird zur Übertragung und zum Speichern strukturierter Daten eingesetzt. Es dient als Datenformat bei der Datenübertragung (Serialisierung). Insbesondere bei Webanwendungen und mobilen Apps wird es in Verbindung mit JavaScript, Ajax oder WebSockets zum Übertragen von Daten zwischen dem Client und dem Server häufig genutzt.
Die Daten können beliebig verschachtelt werden, beispielsweise ist ein Array von Objekten möglich, welche wiederum Arrays oder Objekte enthalten. Als Zeichenkodierung benutzt JSON standardmäßig UTF-8. Auch UTF-16 und UTF-32 sind möglich.
JSON kennt die folgenden Typen von Elementen.
null dargestellt.true und false dargestellt. Dies sind keine Zeichenketten. Sie werden daher, wie null, nicht in Anführungszeichen gesetzt.0–9. Diese Folge kann durch ein negatives Vorzeichen - eingeleitet und durch einen Dezimalpunkt . unterbrochen sein. Die Zahl kann durch die Angabe eines Exponenten e oder E ergänzt werden, dem ein optionales Vorzeichen + oder - und eine Folge der Ziffern 0–9 folgt."). Sie kann Unicode-Zeichen und durch \ eingeleitete Escape-Sequenzen enthalten.[ und endet mit ]. Es enthält eine durch Kommata geteilte, geordnete Liste von Elementen gleichen oder verschiedenen Typs. Leere Arrays sind zulässig.{ und endet mit }. Es enthält eine durch Kommata geteilte, ungeordnete Liste von Eigenschaften. Objekte ohne Eigenschaften („leere Objekte“) sind zulässig.
Schlüssel : Wert). Die Schlüssel sollten eindeutig sein, da unterschiedliche Parser mit mehrfach vorkommenden Schlüsseln unterschiedlich umgehen. Während ECMA-404 keine Eindeutigkeit voraussetzt, fordert RFC 7159, dass Schlüssel innerhalb eines Objekts eindeutig sind.
Nicht signifikante Leerraum-Zeichen sind verwendbar.[3]
JSON unterstützt nicht alle von JavaScript unterstützten Datentypen. Bei nicht unterstützten Datentypen wird folgendermaßen serialisiert:
{
"Herausgeber": "Xema",
"Nummer": "1234-5678-9012-3456",
"Deckung": 2e+6,
"Waehrung": "EURO",
"Inhaber":
{
"Name": "Mustermann",
"Vorname": "Max",
"maennlich": true,
"Hobbys": ["Reiten", "Golfen", "Lesen"],
"Alter": 42,
"Kinder": [],
"Partner": null
}
}
JSON Schema gibt ein JSON-basiertes Format an, um die Struktur von JSON-Daten für die Validierung, Dokumentation und Interaktionssteuerung zu definieren. Es enthält einen Vertrag für die JSON-Daten, die für eine bestimmte Anwendung erforderlich sind, und wie diese Daten geändert werden können.
Das JSON Schema basiert auf den Konzepten des XML Schemas, ist jedoch JSON-basiert. Wie in XSD können dieselben Serialisierungs- und Deserialisierungstools sowohl für das Schema als auch für die Daten verwendet werden. Es ist selbstbeschreibend. Es ist in einem Internet-Entwurf der Internet Engineering Task Force festgelegt. Für verschiedene Programmiersprachen stehen mehrere Validatoren mit jeweils unterschiedlichen Konformitätsstufen zur Verfügung.[4]
{
"$schema": "http://json-schema.org/draft/2019-09/schema",
"title": "Politiker",
"type": "object",
"required": ["Vorname", "Nachname", "Geburtsdatum", "Nationalitaet"],
"properties":
{
"Vorname":
{
"type": "string"
},
"Nachname":
{
"type": "string"
},
"Geburtsdatum":
{
"type": "date"
},
"Nationalitaet":
{
"type": "string",
},
"Partei":
{
"type": "object",
"properties":
{
"Name":
{
"type": "string"
},
"Hauptsitz":
{
"type": "string"
},
"Gründungsdatum":
{
"type": "date"
},
"Gründungsort":
{
"type": "string"
}
}
},
"Amt":
{
"type": "string"
}
}
}
Das obige JSON Schema kann verwendet werden, um die Gültigkeit des folgenden JSON zu testen:
{
"Vorname": "Ronald",
"Nachname": "Reagan",
"Geburtsdatum": "1911-02-06",
"Nationalitaet": "US-amerikanisch",
"Partei":
{
"Name": "Republican Party",
"Hauptsitz": "Washington, D.C.",
"Gründungsdatum": "1854-03-20",
"Gründungsort": "Ripon"
},
"Amt": "US-Präsident"
}
Sowohl JSON als auch XML beschreiben die Struktur eines Datensatzes. Der Datensatz kann weitere Datensätze enthalten, dadurch sind beliebig tief verschachtelte Strukturen möglich.
In XML sind die einzelnen Knoten der Datenstruktur benannt, während die Knoten in JSON unbenannt sind.
In XML können einfache Zeichenketten sowohl als Attribut eines Elements als auch als eigenständiges Element beschrieben sein, in JSON gibt es diese Unterscheidung nicht. Diese in den meisten Fällen irrelevante Flexibilität führt dazu, dass sich die Struktur von XML-Dokumenten häufig unnötigerweise unterscheidet.
Sowohl für JSON als auch für XML gibt es Beschreibungssprachen, um weiter einzugrenzen, wie „gültige“ Dokumente aussehen, im Gegensatz zu „wohlgeformten“ Dokumenten.
Die Syntax von JSON ist sehr viel einfacher gestaltet und erscheint daher oft lesbarer und insbesondere leichter schreibbar. In der Regel produziert JSON auch geringeren Overhead im Vergleich zu XML.
Sowohl JSON als auch XML müssen von einem speziellen Parser eingelesen werden. Aus der Tradition heraus ist jedes wohlgeformte JSON-Dokument ein gültiger JavaScript-Ausdruck, das sorglose Interpretieren von JSON-Dokumenten mit eval führt jedoch zu Sicherheitslücken.
Sowohl JSON als auch XML sind nicht gut zum Repräsentieren von Binärdaten geeignet, da beide Datenformate als Grundelement zeichenbasiert sind und nicht bytebasiert.
Zum Vergleich das oben genannte Beispiel in einer XML-Form:
<Kreditkarte Herausgeber="Xema" Nummer="1234-5678-9012-3456" Deckung="2e+6" Waehrung="EURO">
<Inhaber Name="Mustermann" Vorname="Max" maennlich="true" Alter="42" Partner="null">
<Hobbys>
<Hobby>Reiten</Hobby>
<Hobby>Golfen</Hobby>
<Hobby>Lesen</Hobby>
</Hobbys>
<Kinder />
</Inhaber>
</Kreditkarte>
Nach Entfernung der optionalen Leerzeichen ist das JSON-Objekt 226 Byte, das XML-Objekt 279 Byte groß – ein Zuwachs um 23 %. Oftmals können Attribute auch als Kindknoten formuliert werden, das Beispiel könnte dann wie folgt aussehen:
<Kreditkarte>
<Herausgeber>Xema</Herausgeber>
<Nummer>1234-5678-9012-3456</Nummer>
<Deckung>2e+6</Deckung>
<Waehrung>EURO</Waehrung>
<Inhaber>
<Name>Mustermann</Name>
<Vorname>Max</Vorname>
<maennlich>true</maennlich>
<Hobbys>
<Hobby>Reiten</Hobby>
<Hobby>Golfen</Hobby>
<Hobby>Lesen</Hobby>
</Hobbys>
<Alter>42</Alter>
<Kinder />
<Partner>null</Partner>
</Inhaber>
</Kreditkarte>
Dieses Objekt wäre mit Entfernung der Leerzeichen 361 Byte groß – ein Zuwachs um 60 % zum JSON-Objekt.
| JSONP (JSON mit Padding) | |
|---|---|
| |
| Dateiendung: | .jsonp
|
| MIME-Type: | application/json-p |
| Standard(s): | RFC 7159, RFC 4329 |
| Website: | json-p.org[5] |
Bei JSONP (JSON mit Padding) werden die JSON-Daten über ein <script>-Element eingebunden und inklusive eines Funktionsaufrufs ausgegeben. Dies ermöglicht die Übertragung von JSON-Daten über Domaingrenzen, ist jedoch mit Sicherheitsrisiken behaftet.
JSONP wurde 2005 von Bob Ippolito vorgestellt[6] und wird jetzt von vielen Web-2.0-Anwendungen wie Dojo Toolkit, jQuery[7], Google Web Toolkit Applications[8] und Web Services unterstützt. Für dieses Protokoll wurden Erweiterungen vorgeschlagen, die zusätzliche Eingabeparameter ermöglichen, wie z. B. JSONPP.[9]
Üblicherweise erfolgen Ajax-Datenabfragen an Server über das XMLHttpRequest-Objekt eines Webbrowsers. Aufgrund der Same-Origin-Policy funktioniert das nicht, wenn die in einem Webbrowser angezeigte Webseite über dieses Objekt auf einen Server zuzugreifen versucht, der in einer anderen Domain als die angezeigte Webseite liegt. Das Problem kann durch JSONP umgangen werden.
Im src-Attribut eines <script>-Elements ist es möglich, beliebige URLs anzugeben. Für dieses Attribut greift die Same-Origin-Policy nicht. Es ist also möglich, eine URL in einer anderen Domain anzugeben, die beispielsweise JSON-Daten zurückgibt. Dieses Script hätte aber keinen Effekt.
Um die JSON-Daten auf dem Client verarbeiten zu können, verpackt der Server diese als Parameter in eine JavaScript-Funktion, die im Webbrowser bereits definiert ist. Der Name dieser Funktion wird dem Server üblicherweise im Query-String der URL mitgeteilt, wobei das genaue Format oder der Name des Parameters nicht genormt ist.
Beispiel:
Im HTML-Code einer Webseite werden die JSONP-Daten wie folgt eingebunden:
<script type="text/javascript"
src="https://example.com/getjson?jsonp=exampleCallback">
</script>
Der Server erzeugt daraufhin einen JavaScript-Codeschnipsel, in dem die eigentlichen Daten an die genannte Funktion übergeben werden:
exampleCallback( {"name":"Jane Doe", "value":4711} );
Der Browser führt diesen Funktionsaufruf daraufhin aus, als ob er direkt in der HTML-Seite niedergeschrieben worden wäre, und kann so die JSON-Daten aus dem Aufruf verarbeiten.
Üblicherweise ist für jeden JSONP-Aufruf ein eigenes <script>-Element erforderlich.
<script>-Elemente ermöglichen es einem Server, beliebige Inhalte (nicht nur JSON-Objekte) an den Webbrowser zu übermitteln. Dies kann dazu führen, dass ein bösartiger Web-Service über die zurückgesendeten Daten private Informationen im Webbrowser ausspäht oder in seinem Sinne verändert (Cross-Site-Scripting).
Da das <script>-Element die Same-Origin-Policy nicht beachtet, kann eine bösartige Webseite JSONP-Daten anfordern und auswerten, die nicht für sie bestimmt sind (Cross-Site-Request-Forgery).[10] Das Problem tritt dann auf, wenn sensible Daten vor Dritten geschützt werden sollen.
Mit Cross-Origin Resource Sharing (CORS) existiert eine vergleichbare Technologie, die den Zugriff über Domaingrenzen hinweg ermöglicht, ohne jedoch der abgefragten Ressource die Möglichkeit einzuräumen, beliebigen JavaScript-Code auszuführen. Beide Technologien erfordern die Unterstützung durch die entsprechende Ressource, wobei CORS einfacher zu implementieren ist. Gleichzeitig erlaubt CORS eine einfache Einschränkung seitens der Ressource, von welchen Origins (URLs, Domänen) sie genutzt werden kann.
Daher ist CORS gegenüber JSONP im Allgemeinen zu bevorzugen, da CORS insgesamt einfacher und sicherer ist.
JSON-LD dient zur Einbettung von RDF-Daten.
Die Hypertext Application Language[11] (HAL) dient zur Implementierung von HATEOAS in auf JSON basierten REST-Schnittstellen.
JSON Hyper-Schema[12] dient zur Annotation von Datentypen in JSON.
JSON streaming mit den drei Varianten Line-delimited JSON (LDJSON), Newline-delimited JSON (NDJSON) und JSON lines (JSONL).
GBSON[13] dient zur Annotation von Nucleinsäuresequenzen (DNA und RNA).
Hjson bietet eine alternative Syntax an, welche flexibler ist und damit die Erstellung durch Menschen vereinfacht. Der Einsatz wird jedoch aufgrund der geringeren Performance nur für Konfigurationsdateien empfohlen.
YAML ist ein ähnliches Datenformat, aber deutlich komplizierter. YAML 1.2 kann als Obermenge von JSON angesehen werden, da jedes JSON-Dokument auch als YAML-Dokument darstellbar ist.[14]
Binäre JSON-Varianten existieren mit BSON (Binary JSON),[15] verwendet u. a. von MongoDB, und mit JSONB, verwendet von PostgreSQL.[16] Einen ähnlichen Ansatz verfolgen Googles Protocol Buffers (protobuf), denen im Unterschied zu JSON bzw. BSON ein Schema zugrunde liegt.[17][18] Ebenfalls an JSON orientiert ist das schemalose und auf platzsparende Serialisierung und Prozessierungsgeschwindigkeit hin optimierte CBOR.[19]
NeXTstep und macOS kennen eine ähnliche Technik, um einfache Objektbäume zu laden oder zu speichern. Sie heißen dort Property Lists. Diese erlauben ebenfalls die Speicherung von Werten der Typen Array, Dictionary, boolescher Wert, Binärdaten, Datum, Zahl und Zeichenketten. Diese sind entweder als XML, als kompaktes Binärformat oder als ASCII bzw. UTF-8 kodiert.[20]
Die Tool Command Language kennt Dictionaries (dict), die ebenfalls beliebig geschachtelte, benannte Strukturen enthalten können. Diese sind gleichfalls strukturierte Zeichenketten. Der Overhead ist gegenüber JSON deutlich vermindert, weil keine Doppelpunkte oder Anführungsstriche benötigt werden. Eine klare Trennung zwischen Objektstrukturen (Eigenschaft/Wert) und Arrays (hier als Listen bezeichnet) gibt es allerdings nicht. Daher ist eine Überführung von JSON-Daten in ein dict immer eindeutig und leicht möglich, umgekehrt jedoch nicht.
