JSON: co to jest, struktura danych i zasada działania

Co to jest JSON?

JSON — to tekstowy format do reprezentacji danych strukturalnych, oparty na składni JavaScript. Mimo pochodzenia z JavaScript, format jest całkowicie niezależny od języka — parser i serializatory istnieją dla wszystkich popularnych języków programowania.

Historia JSON rozpoczęła się na początku lat 2000., kiedy Douglas Crockford wydzielił podzbiór składni JavaScript do wymiany danych. W 2013 roku format został znormalizowany jako ECMA-404, a później jako ISO/IEC 21778:2017. Nazwa oznacza JavaScript Object Notation.

Główną zaletą JSON jest minimalistyczna składnia. Do opisu danych używa się tylko sześciu typów: string, liczba, boolean, null, tablica i obiekt. To wystarcza do reprezentacji dowolnych struktur danych używanych w aplikacjach.

Gdzie używany jest JSON

• REST API — podstawowy format zapytań i odpowiedzi między serwerem a klientem
• Pliki konfiguracyjne — package.json, tsconfig.json, .prettierrc
• Bazy danych — MongoDB, PostgreSQL (JSONB), Firebase Firestore
• Aplikacje mobilne — przechowywanie ustawień, buforowanie danych
• Technologie webowe — WebSocket, Server-Sent Events, localStorage

Składnia i typy danych JSON

Składnia JSON jest niezwykle prosta: dane są reprezentowane jako pary klucz-wartość, gdzie klucz to string w podwójnych cudzysłowach, a wartość to jeden z sześciu podstawowych typów. Obiekty są zamykane w nawiasy klamrowe, tablice w kwadratowe. Stringi obowiązkowo używają podwójnych cudzysłowów, pojedyncze cudzysłowy są niedozwolone.

Liczby w JSON mogą być całkowite lub zmiennoprzecinkowe, dodatnie lub ujemne, z notacją wykładniczą. Wartości logiczne są reprezentowane przez literały true i false, a brak wartości przez null. Tablice zawierają uporządkowany zbiór wartości dowolnego typu, w tym zagnieżdżone tablice i obiekty.

{
  "name": "JSON",
  "type": "text",
  "version": 2024,
  "flexible": true,
  "extensions": null,
  "languages": [
    "JavaScript",
    "Python",
    "Java"
  ],
  "nested": {
    "info": "obsługa zagnieżdżania"
  }
}

JSON w REST API

JSON jest podstawowym formatem wymiany danych dla REST API w rozwoju mobilnym i webowym. Serwer wysyła JSON w treści odpowiedzi, klient — w treści zapytania. Standardowy nagłówek Content-Type dla JSON to application/json.

Nowoczesne REST API używają JSON do przesyłania wszystkich typów danych: od prostych list po złożone zagnieżdżone struktury z relacjami między encjami. Biblioteka kliencka (np. Axios w JavaScript lub Retrofit na Android) automatycznie serializuje i deserializuje JSON, oszczędzając programiście ręcznego parsowania.

Ważną zaletą JSON w REST API jest możliwość częściowego przesyłania danych (partial response) przez parametry zapytania, a także obsługa zagnieżdżonych zasobów bez dodatkowych zapytań do serwera.

Parsowanie JSON na platformach mobilnych

Parsowanie JSON na platformach mobilnych jest wykonywane wbudowanymi narzędziami. Android używa bibliotek Gson od Google lub Moshi od Square, iOS — protokołu Codable z JSONDecoder. Każda platforma zapewnia wygodne narzędzia do konwersji JSON na natywne obiekty i odwrotnie.

JSON na Android (Kotlin)

Na Android popularne jest podejście z użyciem Gson lub Moshi. Wystarczy zdefiniować data class z adnotacjami @SerializedName i wywołać fromJson do deserializacji. Biblioteka automatycznie dopasowuje nazwy pól w JSON do pól klasy.

import com.google.gson.Gson
import com.google.gson.annotations.SerializedName

data class User(
    @SerializedName("id") val id: Int,
    @SerializedName("name") val name: String,
    @SerializedName("email") val email: String
)

fun parseJson(jsonString: String): User {
    val gson = Gson()
    return gson.fromJson(jsonString, User::class.java)
}

JSON na iOS (Swift)

Na iOS używany jest wbudowany protokół Codable z JSONDecoder. Struktura danych jest deklarowana jako struct z protokołem Codable, po czym JSON jest parsowany jedną linią. JSONEncoder wykonuje odwrotną serializację — przekształca obiekt na JSON do wysłania na serwer.

import Foundation

struct User: Codable {
    let id: Int
    let name: String
    let email: String
}

func parseJSON(from data: Data) throws -> User {
    let decoder = JSONDecoder()
    return try decoder.decode(User.self, from: data)
}

JSON vs XML: porównanie formatów

JSON i XML — dwa główne formaty do przesyłania danych strukturalnych. JSON wygrywa prostotą i wydajnością, XML — ścisłością i walidacją. Wybór między nimi zależy od wymagań projektu: dla REST API częściej wybiera się JSON, dla złożonych dokumentów ze schematami — XML.

XML wymaga zamykających tagów dla każdego elementu, co zwiększa rozmiar danych 2-3 razy w porównaniu z JSON. Jednocześnie XML obsługuje przestrzenie nazw, schematy XSD, atrybuty i transformację XSLT, co czyni go potężniejszym dla zadań obiegu dokumentów i integracji systemów korporacyjnych.

Przykłady pracy z JSON

Przykłady demonstrują typowe operacje z JSON w rozwoju mobilnym: parsowanie odpowiedzi API, tworzenie JSON do wysyłki i obsługę zagnieżdżonych struktur. Zrozumienie tych wzorców jest niezbędne dla każdego programisty aplikacji mobilnych.

Serializacja obiektu do JSON

W JavaScript JSON.stringify przekształca obiekt na string JSON. Drugim argumentem można przekazać tablicę kluczy do selektywnej serializacji lub funkcję zastępującą. Trzeci argument określa wcięcia do formatowania.

interface Order {
  id: string;
  items: OrderItem[];
  total: number;
  createdAt: string;
}

const order: Order = {
  id: 'ord_001',
  items: [{ product: 'phone', quantity: 2 }],
  total: 1599.98,
  createdAt: '2026-07-03T10:00:00Z'
};

const jsonString = JSON.stringify(order, null, 2);

Parsowanie zagnieżdżonego JSON

W Kotlin z biblioteką Moshi zagnieżdżone obiekty JSON są obsługiwane przez zagnieżdżone data classy. Adnotacja @Json wskazuje nazwę pola w JSON, jeśli różni się od nazwy właściwości klasy. Tablice są reprezentowane jako List z typem elementu.

import com.squareup.moshi.Moshi
import com.squareup.moshi.kotlin.reflect.KotlinJsonAdapterFactory

data class ApiResponse(
    val status: String,
    val data: List<Product>,
    val pagination: Pagination
)

data class Product(
    val id: Int,
    val title: String,
    val price: Double
)

data class Pagination(
    val page: Int,
    val total: Int
)

val moshi = Moshi.Builder()
    .add(KotlinJsonAdapterFactory())
    .build()

JSON Schema: walidacja struktury

JSON Schema — to język opisu struktury dokumentu JSON, analogiczny do XSD dla XML. Za pomocą JSON Schema można określić obowiązkowe pola, typy danych, zakresy wartości, wzorce stringów i zagnieżdżoną strukturę. Walidacja według schematu wykrywa błędy danych przed ich przetworzeniem w aplikacji.

JSON Schema jest szeroko używana w OpenAPI (Swagger) do dokumentowania REST API, w formularzach walidacji danych wejściowych i w testowaniu. Plik schematu sam jest dokumentem JSON, co pozwala na używanie standardowych parserów JSON do jego odczytu. Istnieją walidatory online i biblioteki dla wszystkich popularnych języków programowania.

W rozwoju mobilnym JSON Schema jest używana do walidacji odpowiedzi z serwera na etapie testowania i do sprawdzania plików konfiguracyjnych. Biblioteki takie jak network-validator na Androidzie czy json-schema-validator pozwalają wbudować walidację bezpośrednio w proces rozwoju, zapobiegając błędom na wczesnych etapach.