JSON: คืออะไร โครงสร้างข้อมูล และหลักการทำงาน

JSON คืออะไร?

JSON เป็นรูปแบบข้อความสำหรับแสดงข้อมูลที่มีโครงสร้าง อ้างอิงจากไวยากรณ์ของ JavaScript แม้จะมีต้นกำเนิดจาก JavaScript แต่รูปแบบนี้ไม่ขึ้นกับภาษาโดยสมบูรณ์ — ตัวแยกวิเคราะห์และตัวทำให้เป็นอนุกรมมีอยู่สำหรับทุกภาษาโปรแกรมยอดนิยม

ประวัติของ JSON เริ่มต้นขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 2000 เมื่อ Douglas Crockford ได้สกัดเซตย่อยของไวยากรณ์ JavaScript สำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูล ในปี 2013 รูปแบบนี้ได้รับการมาตรฐานเป็น ECMA-404 และต่อมาเป็น ISO/IEC 21778:2017 ชื่อย่อมาจาก JavaScript Object Notation

ข้อได้เปรียบหลักของ JSON คือไวยากรณ์ที่เรียบง่ายที่สุด ใช้เพียงหกประเภทในการอธิบายข้อมูล: สตริง ตัวเลข บูลีน null อาร์เรย์ และออบเจ็กต์ ซึ่งเพียงพอสำหรับการแสดงโครงสร้างข้อมูลใดๆ ที่ใช้ในแอปพลิเคชัน

JSON ใช้ที่ไหนบ้าง

• REST API — รูปแบบหลักสำหรับคำขอและการตอบกลับระหว่างเซิร์ฟเวอร์และไคลเอนต์
• ไฟล์การกำหนดค่า — package.json, tsconfig.json, .prettierrc
• ฐานข้อมูล — MongoDB, PostgreSQL (JSONB), Firebase Firestore
• แอปพลิเคชันมือถือ — การจัดเก็บการตั้งค่า, การแคชข้อมูล
• เทคโนโลยีเว็บ — WebSocket, Server-Sent Events, localStorage

ไวยากรณ์และประเภทข้อมูล JSON

ไวยากรณ์ JSON ง่ายมาก: ข้อมูลจะแสดงเป็นคู่คีย์-ค่า โดยที่คีย์เป็นสตริงในเครื่องหมายคำพูดคู่ และค่าเป็นหนึ่งในหกประเภทพื้นฐาน ออบเจ็กต์อยู่ในวงเล็บปีกกา อาร์เรย์อยู่ในวงเล็บเหลี่ยม สตริงต้องใช้เครื่องหมายคำพูดคู่ เครื่องหมายคำพูดเดี่ยวไม่อนุญาต

ตัวเลขใน JSON สามารถเป็นจำนวนเต็มหรือทศนิยม บวกหรือลบ พร้อมสัญกรณ์เลขยกกำลัง ค่าบูลีนแสดงด้วยลิเทอรัล true และ false และการไม่มีค่าแสดงด้วย null อาร์เรย์ประกอบด้วยเซตของค่าที่เรียงลำดับของทุกประเภท รวมถึงอาร์เรย์และออบเจ็กต์ที่ซ้อนกัน

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

JSON ใน REST API

JSON เป็นรูปแบบการแลกเปลี่ยนข้อมูลหลักสำหรับ REST API ในการพัฒนามือถือและเว็บ เซิร์ฟเวอร์ส่ง JSON ในเนื้อหาของการตอบกลับ ไคลเอนต์ส่งในเนื้อหาของคำขอ ส่วนหัว Content-Type มาตรฐานสำหรับ JSON คือ application/json

REST API สมัยใหม่ใช้ JSON เพื่อส่งข้อมูลทุกประเภท: จากรายการง่ายๆ ไปจนถึงโครงสร้างซ้อนที่ซับซ้อนพร้อมความสัมพันธ์ระหว่างเอนทิตี ไลบรารีของไคลเอนต์ (เช่น Axios ใน JavaScript หรือ Retrofit บน Android) จะทำการทำให้เป็นอนุกรมและดีซีเรียลไลซ์ JSON โดยอัตโนมัติ ช่วยให้นักพัฒนาไม่ต้องแยกวิเคราะห์ด้วยตนเอง

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของ JSON ใน REST API คือความสามารถในการถ่ายโอนข้อมูลบางส่วน (การตอบกลับบางส่วน) ผ่านพารามิเตอร์คำค้นหา รวมถึงการรองรับทรัพยากรที่ซ้อนกันโดยไม่ต้องมีคำขอเพิ่มเติมไปยังเซิร์ฟเวอร์

การแยกวิเคราะห์ JSON บนแพลตฟอร์มมือถือ

การแยกวิเคราะห์ JSON บนแพลตฟอร์มมือถือทำได้โดยใช้เครื่องมือในตัว Android ใช้ Gson ของ Google หรือ Moshi ของ Square iOS ใช้โปรโตคอล Codable กับ JSONDecoder แต่ละแพลตฟอร์มมีเครื่องมือที่สะดวกสำหรับการแปลง JSON เป็นออบเจ็กต์ดั้งเดิมและกลับกัน

JSON บน Android (Kotlin)

บน Android วิธีการที่นิยมใช้ Gson หรือ Moshi เพียงกำหนดคลาสข้อมูลด้วยคำอธิบายประกอบ @SerializedName และเรียก fromJson สำหรับการดีซีเรียลไลซ์ ไลบรารีจะจับคู่ชื่อฟิลด์ JSON กับคุณสมบัติของคลาสโดยอัตโนมัติ

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 บน iOS (Swift)

บน iOS ใช้โปรโตคอลในตัว Codable กับ JSONDecoder โครงสร้างข้อมูลถูกประกาศเป็น struct ที่สอดคล้องกับ Codable หลังจากนั้น JSON จะถูกแยกวิเคราะห์ด้วยบรรทัดเดียว JSONEncoder ทำการซีเรียลไลซ์ย้อนกลับ — แปลงออบเจ็กต์เป็น JSON สำหรับส่งไปยังเซิร์ฟเวอร์

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: การเปรียบเทียบรูปแบบ

JSON และ XML เป็นสองรูปแบบหลักสำหรับการส่งข้อมูลที่มีโครงสร้าง JSON ชนะในเรื่องความเรียบง่ายและประสิทธิภาพ XML ชนะในเรื่องความเข้มงวดและการตรวจสอบ การเลือกระหว่างพวกเขาขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของโครงการ: REST API มักใช้ JSON เอกสารที่ซับซ้อนพร้อมสคีมาใช้ XML

XML ต้องใช้แท็กปิดสำหรับทุกองค์ประกอบ ซึ่งเพิ่มขนาดข้อมูล 2-3 เท่าเมื่อเทียบกับ JSON ในขณะเดียวกัน XML รองรับเนมสเปซ สคีมา XSD คุณลักษณะ และการแปลง XSLT ทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับการจัดการเอกสารและการรวมระบบองค์กร

ตัวอย่างการทำงานกับ JSON

ตัวอย่าง แสดงการดำเนินการทั่วไปกับ JSON ในการพัฒนามือถือ: การแยกวิเคราะห์การตอบกลับ API การสร้าง JSON สำหรับส่ง และการประมวลผลโครงสร้างที่ซ้อนกัน การเข้าใจรูปแบบเหล่านี้จำเป็นสำหรับนักพัฒนาแอปพลิเคชันมือถือทุกคน

การทำให้ออบเจ็กต์เป็นอนุกรมเป็น JSON

ใน JavaScript JSON.stringify แปลงออบเจ็กต์เป็นสตริง JSON อาร์กิวเมนต์ที่สองสามารถเป็นอาร์เรย์ของคีย์สำหรับการทำให้เป็นอนุกรมแบบเลือก หรือฟังก์ชันแทนที่ อาร์กิวเมนต์ที่สามกำหนดการเยื้องสำหรับการจัดรูปแบบ

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);

การแยกวิเคราะห์ JSON ที่ซ้อนกัน

ใน Kotlin กับไลบรารี Moshi ออบเจ็กต์ JSON ที่ซ้อนกันจะถูกจัดการผ่านคลาสข้อมูลที่ซ้อนกัน คำอธิบายประกอบ @Json ระบุชื่อฟิลด์ JSON หากแตกต่างจากชื่อคุณสมบัติของคลาส อาร์เรย์จะแสดงเป็น List พร้อมประเภทขององค์ประกอบ

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: การตรวจสอบโครงสร้าง

JSON Schema เป็นภาษาสำหรับอธิบายโครงสร้างของเอกสาร JSON คล้ายกับ XSD สำหรับ XML การใช้ JSON Schema คุณสามารถระบุฟิลด์บังคับ ประเภทข้อมูล ช่วงค่า รูปแบบสตริง และโครงสร้างที่ซ้อนกัน การตรวจสอบสคีมาจะตรวจจับข้อผิดพลาดของข้อมูลก่อนที่จะถูกประมวลผลในแอปพลิเคชัน

JSON Schema ถูกใช้อย่างแพร่หลายใน OpenAPI (Swagger) สำหรับจัดทำเอกสาร REST API ในฟอร์มตรวจสอบข้อมูลนำเข้า และในการทดสอบ ไฟล์สคีมาเองก็เป็นเอกสาร JSON ซึ่งอนุญาตให้ตัวแยกวิเคราะห์ JSON มาตรฐานอ่านได้ มีตัวตรวจสอบออนไลน์และไลบรารีสำหรับทุกภาษาโปรแกรมยอดนิยม

ในการพัฒนามือถือ JSON Schema ใช้สำหรับตรวจสอบการตอบกลับจากเซิร์ฟเวอร์ในขั้นตอนการทดสอบและสำหรับตรวจสอบไฟล์การกำหนดค่า ไลบรารีเช่น network-validator บน Android และ json-schema-validator ช่วยให้สามารถฝังการตรวจสอบลงในกระบวนการพัฒนาโดยตรง ป้องกันข้อผิดพลาดในขั้นตอนแรกเริ่ม