JSON: що це таке, структура даних та принцип роботи

Що таке JSON?

JSON — це текстовий формат для представлення структурованих даних, заснований на синтаксисі JavaScript. Незважаючи на походження з JavaScript, формат повністю незалежний від мови — парсери та серіалізатори існують для всіх популярних мов програмування.

Історія JSON почалася на початку 2000-х, коли Дуглас Крокфорд виділив підмножину синтаксису JavaScript для обміну даними. У 2013 році формат був стандартизований як ECMA-404, а пізніше — як ISO/IEC 21778:2017. Назва розшифровується як JavaScript Object Notation.

Основна перевага JSON — мінімалістичний синтаксис. Для опису даних використовується всього шість типів: рядок, число, булевий, null, масив та об'єкт. Цього достатньо для представлення будь-яких структур даних, що використовуються в додатках.

Де використовується JSON

• REST API — основний формат запитів та відповідей між сервером та клієнтом
• Конфігураційні файли — package.json, tsconfig.json, .prettierrc
• Бази даних — MongoDB, PostgreSQL (JSONB), Firebase Firestore
• Мобільні додатки — зберігання налаштувань, кешування даних
• Веб-технології — WebSocket, Server-Sent Events, localStorage

Синтаксис та типи даних JSON

Синтаксис JSON гранично простий: дані представлені парами ключ-значення, де ключ — це рядок у подвійних лапках, а значення — один із шести базових типів. Об'єкти заключаються у фігурні дужки, масиви — у квадратні. Рядки обов'язково використовують подвійні лапки, одинарні лапки недопустимі.

Числа в JSON можуть бути цілими або з плаваючою точкою, додатними або від'ємними, з експоненціальним записом. Булеві значення представлені літералами true та false, а відсутність значення — null. Масиви містять упорядкований набір значень будь-якого типу, включаючи вкладені масиви та об'єкти.

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

JSON у REST API

JSON є основним форматом обміну даними для REST API в мобільній та веб-розробці. Сервер надсилає JSON у тілі відповіді, клієнт — у тілі запиту. Стандартний заголовок Content-Type для JSON — application/json.

Сучасні REST API використовують JSON для передачі всіх типів даних: від простих списків до складних вкладених структур із зв'язками між сутностями. Клієнтська бібліотека (наприклад, Axios у JavaScript або Retrofit на Android) автоматично серіалізує та десеріалізує JSON, звільняючи розробника від ручного парсингу.

Важлива перевага JSON у REST API — можливість часткової передачі даних (часткова відповідь) через параметри запиту, а також підтримка вкладених ресурсів без додаткових запитів до сервера.

Парсинг JSON на мобільних платформах

Парсинг JSON на мобільних платформах виконується вбудованими засобами. Android використовує бібліотеки Gson від Google або Moshi від Square, iOS — протокол Codable з JSONDecoder. Кожна платформа надає зручні інструменти для перетворення JSON у нативні об'єкти та назад.

JSON на Android (Kotlin)

На Android популярний підхід з використанням Gson або Moshi. Достатньо визначити data class з анотаціями @SerializedName і викликати fromJson для десеріалізації. Бібліотека автоматично зіставляє імена полів у JSON з полями класу.

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 на iOS (Swift)

На iOS використовується вбудований протокол Codable з JSONDecoder. Структура даних оголошується як struct з протоколом Codable, після чого JSON парситься одним рядком. JSONEncoder виконує зворотну серіалізацію — перетворює об'єкт у JSON для відправлення на сервер.

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: порівняння форматів

JSON та XML — два основні формати для передачі структурованих даних. JSON виграє у простоті та продуктивності, XML — у строгості та валідації. Вибір між ними залежить від вимог проекту: для REST API частіше обирають JSON, для складних документів зі схемами — XML.

XML вимагає закриваючих тегів для кожного елемента, що збільшує розмір даних у 2-3 рази порівняно з JSON. При цьому XML підтримує простори імен, схеми XSD, атрибути та трансформацію XSLT, що робить його більш потужним для завдань документообігу та інтеграції корпоративних систем.

Приклади роботи з JSON

Приклади демонструють типові операції з JSON у мобільній розробці: парсинг API-відповідей, створення JSON для відправлення та обробку вкладених структур. Розуміння цих патернів необхідне для будь-якого розробника мобільних додатків.

Серіалізація об'єкта в JSON

На JavaScript JSON.stringify перетворює об'єкт у JSON-рядок. Другим аргументом можна передати масив ключів для вибіркової серіалізації або функцію-замінник. Третій аргумент задає відступи для форматування.

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);

Парсинг вкладеного JSON

На Kotlin з бібліотекою Moshi вкладені JSON-об'єкти обробляються через вкладені data класи. Анотація @Json вказує ім'я поля в JSON, якщо воно відрізняється від імені властивості класу. Масиви представляються як List з типом елемента.

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: валідація структури

JSON Schema — це мова опису структури JSON-документа, аналогічна XSD для XML. За допомогою JSON Schema можна задати обов'язкові поля, типи даних, діапазони значень, патерни рядків та вкладену структуру. Валідація за схемою виявляє помилки даних до їх обробки в додатку.

JSON Schema широко використовується в OpenAPI (Swagger) для документування REST API, у формах валідації введення даних та в тестуванні. Файл схеми сам є JSON-документом, що дозволяє використовувати стандартні JSON-парсери для його читання. Існують онлайн-валідатори та бібліотеки для всіх популярних мов програмування.

У мобільній розробці JSON Schema застосовується для валідації відповідей від сервера на етапі тестування та для перевірки конфігураційних файлів. Бібліотеки на зразок network-validator на Android та json-schema-validator дозволяють вбудовувати валідацію прямо в процес розробки, запобігаючи помилкам на ранніх етапах.