「GIS基础」JSON数据格式初探
文/妙手
生命不息，折腾不止
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。
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简介
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 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。
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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
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语法规则
JSON 语法有以下2大规则
1. “名/值“对的集合（也就是常说的键值对），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；
2. 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。
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（目前主流编程语言都支持），使得一种数据格式在这些编程语言间沟通成为可能。
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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。PS：使用VSCode这类的编辑器也会自带检测JSON合法性。
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
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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
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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：
| dict | object |
| list, tuple | array |
| str, unicode | string |
| int, long, float | number |
| True | true |
| False | false |
| None | null |
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：
| object | dict |
| array | list |
| string | unicode |
| number(int) | int, long |
| number(real) | float |
| true | True |
| false | False |
| null | None |
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。
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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
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扩展：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。
| 1 | 1997年6月 | 首版 |
| 2 | 1998年6月 | 格式修正，以使其形式与ISO/IEC16262国际标准一致 |
| 3 | 1999年12月 | 正则表达式、新的控制指令、异常处理等 |
| 4 | 放弃 | |
| 5 | 2009年12月 | 扩展Object、Array、Function等原生对象，添加JSON原生对象，引入了严格模式（strict mode） |
| 5.1 | 2011年6月 | 成为ISO国际标准（ISO/IEC 16262:2011） |
| 6 | 2015年6月 | 官方名称ECMAScript 2015, 也称ES6，添加类和模块机制、迭代器、箭头函数等等 |
| 7 | 2016年6月 | ES2016 |
| 8 | 2017年6月 | ES2017 |
| 9 | 2018年6月 | ES2018 包含了异步循环、生成器等 |
| 10 | 2019年6月 | ES2019 |
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。
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总结
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~
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扩展阅读
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