JavaScript Object Notation

JavaScript Object Notation（JSON、ジェイソン）はデータ記述言語の1つである。軽量なテキストベースのデータ交換用フォーマットでありプログラミング言語を問わず利用できる。名称と構文はJavaScriptにおけるオブジェクトの表記法に由来する。 JSONはウェブブラウザなどでよく使われているECMA-262, revision 3準拠のJavaScript (ECMAScript) をベースとしている。2006年7月にRFC 4627で仕様が規定され、その後、何度か改定され、2017年12月14日にIETF STD 90およびRFC 8259およびECMA-404 2nd editionが発表された。MIMEタイプは application/json、拡張子はjsonとされた。 IETFおよびECMAおよびISOの仕様の改定の歴史 2006年7月 - RFC 4627 2013年3月 - RFC 7158 2013年10月 - ECMA-404 1st edition 2014年3月 - RFC 7159 2017年11月30日 - ISO/IEC 21778:2017 2017年12月14日 - RFC 8259 および IETF STD 90 および ECMA-404 2nd edition JSONはJavaScriptにおけるオブジェクト表記法のサブセットであるが、JavaScriptでの利用に限られたものではない。 JSONは単純であるので、特にAjaxの分野で利用が広がりつつある。JavaScriptでJSONをパースして読み込むには、文字列をJavaScriptのコードとして解釈させる eval 関数を作用させるだけでよい（ただし、セキュリティ上の問題があるうえ、ECMAScript 2018 までは U+2028 LINE SEPARATOR と U+2029 PARAGRAPH SEPARATOR の扱いがJavaScriptと互換性が無いため、JSON専用のパース関数の JSON.parse() を利用するべきである）。このように、広く普及しているウェブブラウザ搭載言語であるJavaScriptで簡単に読み込めるため、Ajaxの開発者達から注目を浴びることになった。 JavaScript言語以外でも、ほとんどの言語においてJSONは単純な処理で書き出しや読み込みができる。そのため、JSONは異なるプログラミング言語の間でのデータの受渡しには能率的である。ウェブアプリケーションの場合において、ウェブクライアントでのJavaScriptとのデータの受渡しなどはその最たる活用例と言える。プロセス間通信、マシン間通信においても、疎結合にするため、JSONで情報を受け渡しすることもある。 ダグラス・クロックフォード（英語版）はJavaScriptのプログラマで、JSONを広めた一人だが、「The JSON Saga」と題したプレゼンテーション中で「自分はJSONと名付けたが、考案者ではなく、それ自体は“自然に”存在していたもので、早い例としては1996年にはNetscape Navigatorでデータ交換用に使われていた。だから“発見した”ということになるのだが、発見したのも自分が最初ではない」といったように述べている。以上のことを縮めて「JavaScriptのオブジェクト表記法からJSONが発見された。」と表現されている場合がある。 JSONで表現するデータ型は以下の通りで、これらを組み合わせてデータを記述する。true, false, null などは全て小文字でなくてはならない。 オブジェクト（順序づけされていないキーと値のペアの集まり。JSONでは連想配列と等価） 配列（データのシーケンス） 数値（整数、浮動小数点数） 文字列（バックスラッシュによるエスケープシーケンス記法を含む、ダブルクォーテーション"でくくった文字列） 真偽値（true と false） null 数値は10進法表記に限り、8進、16進法表記などはできない。また浮動小数点数としては 1.0e-10 といった指数表記もできる。 文字列は（JSONそれ自体と同じく）Unicode文字列である。基本的にはJavaScriptの文字列リテラルと同様だが、囲むのにシングルクォートは使えない。バックスラッシュによるエスケープがある。 配列はゼロ個以上の値をコンマで区切って、角かっこでくくることで表現する。例えば以下のように表現する： ["milk", "bread", "eggs"] オブジェクトはキーと値のペアをコロンで対にして、これらの対をコンマで区切ってゼロ個以上列挙し、全体を波かっこでくくることで表現する。例えば以下のように表現する： {"name": "John Smith", "age": 33} ここで注意することはキーとして使うデータ型は文字列に限ることである。したがって、 {name: "John Smith", age: 33} という表記は許されない。この後者の表記はJavaScriptのオブジェクトの表記法としては正しいが、JSONとしては不正な表記である。 プログラム上で生成した文字列をJSONとして扱う場合、ダブルクォーテーション"を含む文字列を利用しなければいけないことに注意が必要である。なぜならコード上の"は文字列定義に利用される"であり、生成されるのはあくまで文字列helloであって文字列"hello"ではない。JSONの文字列型は後者であると定義されているので、以下のようにエラーを発生させる。利用時にはJSON生成関数（例 JavaScript: JSON.stringify）を利用する方がより安全である。 const invalidJSON = "hello"; const validJSON = '"hello"'; JSON.parse(invalidJSON) // Thrown: // SyntaxError: Unexpected token h in JSON at position 0 JSON.parse(validJSON) // 'hello' // safe JSON generation const output = JSON.stringify("hello") output // '"hello"' RFC 8259より、閉じられたエコシステムで利用する場合を除き、文字コードはUTF-8でエンコードすることが必須 (MUST) となっている。ネットワークでJSONを送信する場合は、バイト順マークを先頭に付加してはいけない (MUST NOT)。 過去のIETFの仕様では、JSONテキストはUnicodeでエンコードするとされていた (SHALL)。デフォルトのエンコーディングはUTF-8であった。なお、単独の文字列でない限り最初の2文字は必ずASCII文字であるので、最初の4バイトを見ることにより、UTF-8、UTF-16LE、UTF-16BE、UTF-32LE、UTF-32BEのいずれの形式でエンコードされているか判別できた。 AjaxにおいてXMLHttpRequestで非同期にJSONでのデータを受け取る例を示す： var the_object; var http_request = new XMLHttpRequest(); http_request.open( "GET", url, true ); http_request.onreadystatechange = function () { if ( http_request.readyState == 4 ) { if ( http_request.status == 200 ) { the_object = eval( "(" + http_request.responseText + ")" ); } else { alert( "There was a problem with the URL." ); } http_request = null; } }; http_request.send(null); var the_object; var http_request = new XMLHttpRequest(); http_request.open( "GET", url, true ); http_request.responseType = "json"; http_request.addEventListener ( "load", function ( ev ) { if ( ev.target.status == 200 ) { the_object = http_request.response; } else { alert( "There was a problem with the URL." ); } delete http_request; }); http_request.send(null); ここでいずれも、http_request はXMLHttpRequestオブジェクトであり、それを url にアクセスして返ってきたJSONで記述されたデータを the_object に格納される。いま、XMLHttpRequestを用いて実装をしたが、iframeなどの他の実装方法もある。また、JavaScriptライブラリのprototype.jsではHTTPの X-JSON ヘッダを利用して簡単にJSONデータの受渡しができる。 JSONは多くのプログラミング言語で利用可能なライブラリーなどが提供されている。例えば、ActionScript, C, C++, C#, ColdFusion, Common Lisp, Curl, D, Delphi, E, Elixir, Erlang, Groovy, Haskell, Java, JavaScript (ECMAScript), Lisp, Lua, ML, Objective-C, Objective CAML, Perl, PHP, Python, R, Rebol, Ruby, Scala, Squeakなど。 ただし、テキストファイル、データを交換する手段を持つプログラミング言語であれば自力でパースして入力したり、フォーマット処理で出力は可能である。 JSONPath は JSON のクエリ式で、JSON の一部分を示すことが出来る。XML の XPath に対応するものとして Stefan Gössner が2007年に提案した。現在 IETF にて仕様が作成中である。様々なプログラミング言語でライブラリが実装されている。データベースでは、Oracle Database、Microsoft SQL Server、MySQL、PostgreSQL、MongoDB、RedisJSONなど広く採用されている。 例として、下記 JSON に対する、$.users[0:2].name の結果は ["Foo", "Bar"] になる。 { "users": [ {"name": "Foo"}, {"name": "Bar"}, {"name": "Baz"} ] } 1行を1つのJSONとする改行区切りのJSONが複数の人によって提案されている。仕様は同一である。改行コードは \n を使わなければならないが、JSON の末尾に \r があっても無視されることから \r\n も利用可能である。 JSON Lines (JSONL) - 拡張子は jsonl Newline delimited JSON (NDJSON)（旧称 Line delimited JSON, LDJSON）- 拡張子は ndjson 、MIMEタイプは application/x-ndjson Comma-Separated Values よりも柔軟性がある。また、JSONの配列を使うよりも可読性があるうえ、ストリーミングにすることができる。以下は例。 {"ts":"2020-06-18T10:44:12","started":{"pid":45678}} {"ts":"2020-06-18T10:44:13","logged_in":{"username":"foo"},"connection":{"addr":"1.2.3.4","port":5678}} {"ts":"2020-06-18T10:44:15","registered":{"username":"bar","email":"bar@example.com"},"connection":{"addr":"2.3.4.5","port":6789}} {"ts":"2020-06-18T10:44:16","logged_out":{"username":"foo"},"connection":{"addr":"1.2.3.4","port":5678}} ECMAScript 5.1 に基づき、人間にとってより読み書きしやすい JSON5 が提案されている。コメントを書けたり、オブジェクトのキーは " が不要だったり、末尾カンマを付けられたりする。拡張子は json5 、MIMEタイプは application/json5 。 // コメント {a: 1,} XML JSONはXMLと違ってマークアップ言語ではない。ウェブブラウザから利用できるという点では共通している。また両者とも巨大なバイナリデータを扱う仕組みがないことが共通している。 YAML JSONはYAMLのサブセットと見なしてよい。YAMLにはブロック形式とインライン形式（フロー形式）の表記法があるが、JSONは後者にさらに制約を加えたものと捉えることができる。例えばRubyでは以下のようにしてJSONをYAMLとして読み込むことができる： the_object = YAML.load('{"name": "John Smith", "age": 33}') YAML 1.1以前は、配列と連想配列の区切りをそれぞれ , のようにカンマ+スペースの形にすることでJSONのスーパーセットとなったが、YAML 1.2では区切り文字も互換となったため、正常なJSON文書においては公式に完全なスーパーセットとなった。僅かな相違点として、連想配列のキーがユニークであるべきことをJSONではSHOULDレベルで要請するのに対し、YAML 1.2ではMUSTレベルで要請している為、該当する異常データのエラーハンドリングに違いが出る可能性はある。