Javascript Object Notation: データ記述言語の1つ

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。

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"' 

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_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":"[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}} 

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。

 

ウィキブックスにJSON関連の解説書・教科書があります。

• Ajax
• JSONP
• JSON Schema
• JSON-RPC
• JSON Web Token
• Jaql
• MooTools
• コンピュータ言語

• 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）
• ISO/IEC 21778:2017 （英語）