JavaScript Object Notation

JSON
JSON vector logo.svg
拡張子 22.json
MIMEタイプapplication/json
種別Data interchange
国際標準IETF STD 90
RFC 8259
ECMA-404 2nd edition

JavaScript Object NotationJSON、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[1]。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。

特徴

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[2] (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[3]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application/json拡張子はjsonとされた。

IETFおよびECMAの仕様の改定の歴史

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[4]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。

JSONの発見

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[5]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。

表記方法

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[6]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(truefalse
  • 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"'

エンコーディング

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におけるJSONの利用

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:

古典的な例

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);

新しい記法を利用した例

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_requestXMLHttpRequest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prototype.jsではHTTPX-JSON ヘッダを利用して簡単にJSONデータの受渡しができる。

改行区切りのJSON

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)[7] - 拡張子は jsonl
  • Newline delimited JSON (NDJSON)[8](旧称 Line delimited JSON, LDJSON[9])- 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":"[email protected]"},"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}}

他のデータ記述法との関係

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[10]。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[11]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。

実装

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言語, 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。

出典

[脚注の使い方]
  1. ^ JSON is a lightweight, text-based, language-independent syntax for defining data interchange formats. ECMA-404
  2. ^ “Introducing JSON”. json.org. 2008年4月19日閲覧。
  3. ^ a b ongoing by Tim Bray · The Last JSON Spec
  4. ^ Subsume JSON a.k.a. JSON ⊂ ECMAScript · V8
  5. ^ Douglas Crockford: The JSON Saga - YouTube
  6. ^ A JSON value can be an object, array, number, string, true, false, or null. ECMA-404
  7. ^ JSON Lines
  8. ^ ndjson
  9. ^ Update specification_draft2.md · ndjson/[email protected]
  10. ^ “YAML is JSON”. 2009年7月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年5月15日閲覧。
  11. ^ “3.2.1. Representation Graph - YAML Ain’t Markup Language (YAML™) Version 1.2”. yaml.org. 2013年5月15日閲覧。

関連項目

ウィキブックスにJSON関連の解説書・教科書があります。

外部リンク

  • Introducing JSON (英語)
  • JSONの紹介 (日本語)
  • IETFの仕様書
    • IETF STD 90 および RFC 8259
    • 古い廃止された仕様書
      • RFC 4627 (英語)
      • RFC 7158 (英語)
      • RFC 7159 (英語)
  • ECMA-404 (英語)
データ交換(英語版)フォーマット
対人可読フォーマット
バイナリフォーマット
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