Die JavaScript Object Notation, kurz JSON [ˈdʒeɪsən], ist ein kompaktes Datenformat in einer einfach lesbaren Textform zum Zweck des Datenaustauschs zwischen Anwendungen. Jedes gültige JSON-Dokument soll ein gültiges JavaScript sein und per eval() interpretiert werden können. Aufgrund kleiner Abweichungen in der Menge der erlaubten Unicode-Zeichen ist es jedoch möglich, JSON-Objekte zu erzeugen, die von einem normkonformen JavaScript-Interpreter nicht akzeptiert werden.
Davon abgesehen ist JSON aber unabhängig von der Programmiersprache. Parser existieren in praktisch allen verbreiteten Sprachen. JSON wurde ursprünglich von Douglas Crockford spezifiziert. Aktuell wird es durch zwei konkurrierende Standards spezifiziert, RFC 7159 von Douglas Crockford und ECMA-404.
Einsatzgebiete
JSON wird zur Übertragung und zum Speichern von strukturierten Daten eingesetzt; es dient als Datenformat bei der Serialisierung. Insbesondere bei Webanwendungen und mobilen Apps wird es in Verbindung mit JavaScript, Ajax oder WebSockets zum Transfer von Daten zwischen dem Client und dem Server häufig genutzt.
Datenstruktur und Formatdefinition
Die Daten können beliebig verschachtelt werden, beispielsweise ist ein Array von Objekten möglich. Als Zeichenkodierung benutzt JSON standardmäßig UTF-8. Auch UTF-16 und UTF-32 sind möglich.
JSON kennt folgende Datentypen:
Nullwert
wird durch das Schlüsselwort null dargestellt.
Boolescher Wert
wird durch die Schlüsselwörter true und false dargestellt. Dies sind keine Zeichenketten. Sie werden daher, wie null, nicht in Anführungszeichen gesetzt.
Zahl
ist eine Folge der Ziffern 0–9. Diese Folge kann durch ein negatives Vorzeichen – eingeleitet und einen Dezimalpunkt . unterbrochen sein. Die Zahl kann durch die Angabe eines Exponenten e oder E ergänzt werden, dem ein Vorzeichen + oder – und eine Folge der Ziffern 0–9 folgt.
Zeichenkette
beginnt und endet mit doppelten geraden Anführungszeichen („). Sie kann Unicode-Zeichen und Escape-Sequenzen enthalten.
Array
beginnt mit [ und endet mit ]. Es enthält eine durch Kommata geteilte, geordnete Liste von Werten gleichen oder verschiedenen Typs. Leere Arrays sind zulässig.
Objekt
beginnt mit { und endet mit }. Es enthält eine durch Kommata geteilte, ungeordnete Liste von Eigenschaften. Objekte ohne Eigenschaften („leere Objekte“) sind zulässig.
Beispiel
{
"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
}
}
Unterschied zu XML
Die Syntax von JSON ist einfacher gestaltet und erscheint daher oft lesbarer und insbesondere leichter schreibbar. In der Regel reduziert JSON auch den Overhead im Vergleich zu XML.
In XML könnten viele Werte und Eigenschaften potenziell sowohl als Attribute als auch als Kindknoten beschrieben werden, was zu Problemen führen kann, wenn dies nicht durch sehr strikte Spezifizierung verhindert wird. In JSON kann dieses Problem nicht auftreten.
Eine Stärke von JSON ist die Tatsache, dass es sich bei der Definition selbst bis auf wenige Einschränkungen um valides JavaScript handelt. Damit lässt sich eine JSON-Definition in JavaScript direkt mit der eval()-Funktion in ein JavaScript-Objekt umsetzen. Bei Daten aus potentiell unsicheren Quellen sollte aber unbedingt ein Parser verwendet werden, da eval auch ggf. schädliche Programmanweisungen ausführt.
XML ist eine Auszeichnungssprache und somit vielseitiger einsetzbar als JSON, das ein Datenaustauschformat ist. XML ist weiter verbreitet, wird jedoch von JSON aufgrund seiner Einfachheit dort zurückgedrängt, wo keine komplizierten Auszeichnungen notwendig sind. Beide Formate sind nicht gut zum Repräsentieren von Binärdatenmengen geeignet, da beide keinen Binärdatentyp unterstützen.
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 (ein Zuwachs um 23 %) groß. 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 (ein Zuwachs um 60 %) groß.
JSONP (JSON mit Padding)
JSONP (JSON mit Padding) ermöglicht die Übertragung von (JSON-)Daten über Domaingrenzen.
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.
Die Grundidee: JSON-Abfragen über Script-Tags
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.
Padding
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 über einen Query String der URL mitgeteilt; beispielsweise:
<script type="text/javascript" src="http://example.com/getjson?jsonp=Rueckruf"> </script>
Script-Element-Injektion (Einfügen von Programmcode)
Für jeden JSONP-Aufruf ist ein eigenes <script>-Element erforderlich. Daher muss der Browser für jeden Aufruf ein neues <script>-Element in den DOM-Knotenbaum der aktuellen Webseite einfügen.
Sicherheitsrisiken
<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 Request Forgery
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). Das Problem tritt dann auf, wenn sensible Daten vor Dritten geschützt werden sollen.
Geschichte
JSONP wurde 2005 von Bob Ippolito vorgestellt und wird jetzt von vielen Web-2.0-Anwendungen wie Dojo Toolkit, jQuery, Google Web Toolkit Applications und Web Services unterstützt. Für dieses Protokoll wurden Erweiterungen vorgeschlagen, die zusätzliche Eingabeparameter ermöglichen, wie z. B. JSONPP.
Cross-Origin Resource Sharing
Mit Cross-Origin Resource Sharing (CORS) existiert eine vergleichbare Technologie, die den Zugriff über Domaingrenzen hinweg ermöglicht.
Ähnliche Techniken
Mit YAML existiert eine ähnliche Technik. Allerdings ist YAML eine Markup-Sprache zur reinen Serialisierung und in keiner Sprache gültiger Code. Aber auch hierbei handelt es sich um einen „Document Object Model“-Dateityp. YAML kann als Obermenge von JSON angesehen werden, da jedes JSON-Dokument auch ein valides YAML-Dokument ist.
Binäre JSON-Varianten existieren mit BSON (Binary JSON), verwendet u. a. von MongoDB, und mit JSONB, verwendet von PostgreSQL. Einen ähnlichen Ansatz verfolgen Googles Protocol Buffers (protobuf), denen im Vergleich zu JSON bzw. BSON ein Schema zugrunde liegt.
NeXTstep und MacOS X 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.
Quelle: Wikipedia (https://de.wikipedia.org/wiki/JavaScript_Object_Notation)