JSON được giải thích: Cơ bản, Cú pháp và Ứng dụng thực tiễn cho nhà phát triển

By 佐川 直弘 | Naohiro Sagawa (運営者)

※記事内に広告を含みます。Amazonアソシエイトとして適格販売により収入を得ています。　

1. JSON là gì? Hiểu về định dạng dữ liệu từ những điều cơ bản

Định nghĩa và Khái niệm Cốt lõi của JSON

JSON là một định dạng dữ liệu dựa trên văn bản, biểu diễn thông tin chủ yếu bằng các cặp khóa‑giá trị. Cấu trúc này rất phù hợp cho việc trao đổi dữ liệu giữa các chương trình.

Ví dụ, thông tin người dùng có thể được biểu diễn dưới dạng JSON như sau.

{
  "name": "Sato",
  "age": 30,
  "email": "sato@example.com"
}

Trong ví dụ này, các khóa là name, age và email, mỗi khóa được ánh xạ tới một giá trị tương ứng. Điều này giúp dữ liệu dễ đọc cho con người và hiệu quả cho máy tính xử lý.

Các tính năng chính và ưu điểm của JSON

1. Nhẹ và Đơn giản

• JSON là một định dạng gọn gàng, tránh các thông tin không cần thiết, giúp truyền và lưu trữ dữ liệu hiệu quả.

2. Độ đọc cao

• So với XML hay các định dạng nhị phân, JSON dễ nhìn, dễ hiểu, giúp việc gỡ lỗi và bảo trì trở nên đơn giản hơn.

3. Ngôn ngữ‑không‑phụ thuộc

• JSON được hỗ trợ bởi nhiều ngôn ngữ lập trình, bao gồm JavaScript, mang lại khả năng tương thích cao trên các nền tảng.

4. Thân thiện với Lập trình Hướng đối tượng

• JSON được thiết kế dựa trên các cấu trúc dựa trên đối tượng, nên rất phù hợp với lập trình hướng đối tượng.

Tại sao JSON lại được áp dụng rộng rãi

Vì JSON dựa trên cú pháp đối tượng của JavaScript, nên nó nhanh chóng trở thành định dạng dữ liệu tiêu chuẩn trong phát triển ứng dụng web.

Cụ thể, JSON được sử dụng rộng rãi để trao đổi dữ liệu trong các REST API nhờ tính đơn giản và khả năng tương thích của nó. So với XML, JSON yêu cầu ít mã hơn và có thể phân tích nhanh hơn, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng di động và dịch vụ đám mây.

Các trường hợp sử dụng phổ biến của JSON

1. Yêu cầu và Phản hồi API

• JSON thường được dùng làm định dạng trao đổi dữ liệu giữa các dịch vụ web. Ví dụ, các API thời tiết thường trả về dữ liệu dưới dạng JSON.

2. Tệp cấu hình

• JSON thường được dùng để lưu trữ cài đặt ứng dụng, chẳng hạn như các tệp cấu hình như config.json.

3. Lưu trữ dữ liệu và Cơ sở dữ liệu

• Các cơ sở dữ liệu NoSQL như MongoDB sử dụng các định dạng dựa trên JSON làm mô hình dữ liệu.

4. Phân tích dữ liệu và Quản lý log

• JSON cũng được dùng cho phân tích và ghi log lỗi, vì định dạng có cấu trúc của nó giúp việc phân tích dữ liệu trở nên đơn giản.

Tóm tắt

JSON là một định dạng trao đổi dữ liệu nhẹ và đơn giản được áp dụng rộng rãi trên nhiều ngôn ngữ lập trình, cơ sở dữ liệu và API. Nhờ độ đọc cao và tính linh hoạt, nó được sử dụng bởi cả người mới bắt đầu và các nhà phát triển nâng cao.

Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ khám phá cú pháp JSON chi tiết hơn, sử dụng các ví dụ mã thực tế để tăng cường hiểu biết của bạn.

2. Cú pháp và Cấu trúc Cơ bản của JSON

Cấu trúc Cốt lõi của JSON

JSON được xây dựng dựa trên các cặp khóa‑giá trị làm yếu tố cơ bản. Dữ liệu được viết bằng dấu ngoặc nhọn {}, như minh họa dưới đây.

Ví dụ: JSON biểu diễn thông tin người dùng

{
  "name": "Sato",
  "age": 30,
  "email": "sato@example.com",
  "isMember": true
}

• Khóa (ví dụ: "name", "age") luôn phải được viết dưới dạng chuỗi.
• Giá trị có thể là chuỗi, số, boolean, null, mảng hoặc đối tượng.

Các kiểu dữ liệu và Ví dụ

1. String

• Phải được bao quanh bằng dấu ngoặc kép.
• Ví dụ: "title": "Introduction to JSON"

2. Number

• Hỗ trợ cả số nguyên và số thực.
• Ví dụ: "price": 1999, "discount": 9.5

3. Boolean

• Được chỉ định là true hoặc false.
• Ví dụ: "isAvailable": true

4. null

• Chỉ ra sự vắng mặt của một giá trị.
• Ví dụ: "nickname": null

5. Array

• Danh sách các giá trị được biểu diễn bằng dấu ngoặc vuông [].
• Ví dụ: "tags": ["JSON", "Data Format", "Programming"]

6. Object

• Các đối tượng có thể lồng nhau bên trong các đối tượng khác.
• Ví dụ: "address": { "city": "Tokyo", "zip": "100-0001" }

Các quy tắc quan trọng khi viết JSON

1. Luôn sử dụng dấu ngoặc kép

• Khóa và giá trị kiểu chuỗi phải được bao quanh bằng dấu ngoặc kép. Dùng dấu ngoặc đơn sẽ gây lỗi.

1. Không cho phép dấu phẩy thừa

• Thêm dấu phẩy thừa vào phần tử cuối cùng trong một mảng hoặc đối tượng sẽ gây ra lỗi.
• Ví dụ không hợp lệ: { "name": "Sato", "age": 30, }

1. Không hỗ trợ chú thích

• JSON chuẩn không cho phép chú thích. Tài liệu nên được viết riêng, chẳng hạn trong tệp README.

Tóm tắt

JSON cho phép quản lý dữ liệu hiệu quả bằng cách sử dụng các cặp khóa‑giá trị, mảng và đối tượng. Cấu trúc đơn giản nhưng linh hoạt của nó khiến JSON trở thành lựa chọn lý tưởng cho việc trao đổi và lưu trữ dữ liệu.

3. Các ví dụ thực tế về việc sử dụng JSON

Trao đổi dữ liệu qua API

JSON được sử dụng rộng rãi như một định dạng trao đổi dữ liệu giữa máy chủ và các ứng dụng web hoặc di động. Đặc biệt trong các REST API, JSON thường được áp dụng làm định dạng tiêu chuẩn cho yêu cầu và phản hồi.

Ví dụ: API để lấy thông tin người dùng

• Yêu cầu

  GET /users/1 HTTP/1.1
  Host: example.com
  Accept: application/json
  

• Phản hồi

  HTTP/1.1 200 OK
  Content-Type: application/json
  
  {
    "id": 1,
    "name": "Sato",
    "email": "sato@example.com",
    "status": "active"
  }
  

Sử dụng JSON làm tệp cấu hình

JSON cũng được sử dụng làm định dạng cấu hình cho các ứng dụng.

Ví dụ: Tệp cấu hình (config.json)

{
  "server": {
    "host": "localhost",
    "port": 3000
  },
  "database": {
    "user": "admin",
    "password": "password123",
    "dbname": "exampledb"
  },
  "logging": {
    "level": "info",
    "enabled": true
  }
}

Giao tiếp dữ liệu giữa Frontend và Backend

JSON thường được sử dụng trong giao tiếp bất đồng bộ với AJAX hoặc Fetch API.

Ví dụ: Lấy dữ liệu bằng Fetch API (JavaScript)

fetch('https://api.example.com/users/1')
  .then(response => response.json())
  .then(data => {
    console.log(data.name); // Displays "Sato"
  })
  .catch(error => console.error('Error:', error));

Sử dụng JSON trong Cơ sở dữ liệu (NoSQL)

Các cơ sở dữ liệu NoSQL lưu trữ và quản lý dữ liệu dưới dạng JSON.

Ví dụ: Lưu dữ liệu trong MongoDB

{
  "_id": ObjectId("507f1f77bcf86cd799439011"),
  "name": "Tanaka",
  "age": 28,
  "skills": ["JavaScript", "Python"]
}

Tóm tắt

JSON là định dạng thiết yếu trong nhiều trường hợp, bao gồm giao tiếp API, tệp cấu hình, cơ sở dữ liệu và quản lý log.

4. Cách làm việc và xử lý JSON

Phân tích và tạo JSON trong JavaScript

Phân tích JSON

const jsonString = '{"name": "Tanaka", "age": 25, "isMember": true}';
const user = JSON.parse(jsonString);

console.log(user.name);  // Output: Tanaka

Tạo JSON (Serialization)

const user = {
  name: "Tanaka",
  age: 25,
  isMember: true
};

const jsonString = JSON.stringify(user, null, 2);
console.log(jsonString);

Sử dụng JSON trong các ngôn ngữ lập trình khác

Ví dụ Python

import json

json_str = '{"name": "Sato", "age": 28}'
data = json.loads(json_str)
print(data['name'])  # Output: Sato

Xử lý lỗi

Ví dụ JavaScript

try {
  const data = JSON.parse('{name: "Sato"}'); // Error occurs
} catch (error) {
  console.error('JSON parsing error:', error.message);
}

Tóm tắt

Vì JSON dễ dàng phân tích và tạo ra, nó cho phép quản lý dữ liệu hiệu quả trong nhiều ứng dụng.

5. Các ứng dụng nâng cao của JSON và công nghệ hiện đại

Kiểm tra dữ liệu với JSON Schema

JSON Schema là một tiêu chuẩn được sử dụng để định nghĩa và xác thực cấu trúc và định dạng của dữ liệu JSON.

Ví dụ: Schema cho thông tin người dùng

{
  "$schema": "http://json-schema.org/draft-07/schema#",
  "title": "User Information",
  "type": "object",
  "properties": {
    "name": {
      "type": "string"
    },
    "age": {
      "type": "integer",
      "minimum": 0
    },
    "email": {
      "type": "string",
      "format": "email"
    }
  },
  "required": ["name", "email"]
}

Dữ liệu có cấu trúc với JSON-LD

JSON-LD cung cấp dữ liệu được làm giàu ngữ nghĩa cho các công cụ tìm kiếm và được sử dụng rộng rãi cho việc tối ưu SEO.

Ví dụ: Thông tin công ty có cấu trúc

{
  "@context": "https://schema.org",
  "@type": "Organization",
  "name": "Sample Corporation",
  "url": "https://www.example.com",
  "contactPoint": {
    "@type": "ContactPoint",
    "telephone": "+81-90-1234-5678",
    "contactType": "customer service"
  }
}

Các tiêu chuẩn mới nhất và công nghệ mở rộng

Ví dụ: JSON5

{
  name: "Tanaka", // Comments are allowed
  age: 30,
  skills: ["JavaScript", "Python",], // Trailing commas are allowed
}

Tóm tắt

JSON hỗ trợ một loạt các trường hợp sử dụng nâng cao, bao gồm xác thực và tối ưu SEO, khiến nó trở thành một định dạng dữ liệu đa năng.

6. So sánh JSON với các định dạng dữ liệu khác

JSON vs XML

Ví dụ: JSON

{
  "user": {
    "name": "Sato",
    "age": 30
  }
}

Ví dụ: XML

<user>
  <name>Sato</name>
  <age>30</age>
</user>

Bảng so sánh

JSON vs YAML

Ví dụ: JSON

{
  "name": "Sato",
  "age": 30
}

Ví dụ: YAML

name: Sato
age: 30

Bảng so sánh

Tóm tắt

JSON nổi trội về tính đơn giản và tốc độ, khiến nó lý tưởng cho quản lý dữ liệu và giao tiếp API.

7. Tương lai của JSON và các xu hướng mới nổi

Tiêu chuẩn hoá và sự phát triển của JSON

JSON được tiêu chuẩn hoá theo RFC 8259 và sử dụng UTF-8 làm mã hoá mặc định.

Sự xuất hiện của JSON5

JSON5 là một tiêu chuẩn mở rộng giới thiệu cú pháp linh hoạt hơn và hỗ trợ chú thích.

Ví dụ JSON5

{
  name: "Tanaka",
  age: 25, // Comments are allowed
}

JSON-LD và Web ngữ nghĩa

JSON-LD hỗ trợ cải thiện SEO và chú thích dữ liệu ngữ nghĩa, cho phép dữ liệu có cấu trúc cho các công cụ tìm kiếm.

Những thách thức trong tương lai

• Hiệu năng: Di chuyển sang các định dạng nhị phân như BSON.
• Bảo mật: Cơ chế thoát ký tự cải tiến và công cụ xác thực.

Tóm tắt

JSON tiếp tục phát triển cùng với các công nghệ hiện đại và đóng vai trò trung tâm trong các hệ thống quản lý dữ liệu.

8. Tóm tắt và tài nguyên bổ sung

Những điểm chính cần nhớ

• JSON được áp dụng rộng rãi như một định dạng trao đổi dữ liệu đơn giản và hiệu quả.
• Nó được sử dụng trong API, tệp cấu hình và dữ liệu có cấu trúc liên quan đến SEO.
• Việc tích hợp với các công nghệ hiện đại và các biện pháp bảo mật tiếp tục được nâng cao.

Tài nguyên bổ sung

• Official JSON Website – Các tiêu chuẩn và quy tắc cơ bản của JSON.
• JSONLint – Công cụ kiểm tra cú pháp JSON.
• MDN Web Docs – Tài liệu JSON cho JavaScript.

Các bước tiếp theo và lời khuyên thực tế

1. Sử dụng JSON trong các dự án quy mô nhỏ để có kinh nghiệm thực tế.
2. Học các kỹ thuật nâng cao như JSON Schema và JSON-LD.
3. Cập nhật các xu hướng mới nhất thông qua cộng đồng và diễn đàn nhà phát triển.

Tóm tắt

JSON tối ưu hoá quản lý dữ liệu và tiếp tục mở rộng khả năng khi kết hợp với các công nghệ hiện đại.

Câu hỏi thường gặp về JSON

1. JSON là gì?

Đáp: JSON (JavaScript Object Notation) là một định dạng trao đổi dữ liệu dựa trên văn bản được thiết kế để biểu diễn dữ liệu một cách đơn giản và hiệu quả.

• Nó bao gồm các cặp khóa‑giá trị thể hiện rõ cấu trúc dữ liệu.
• Nó nhẹ và được hỗ trợ bởi nhiều ngôn ngữ lập trình, khiến nó lý tưởng cho API và tệp cấu hình.

2. JSON thường được sử dụng cho mục đích gì?

Đáp: JSON được sử dụng trong các kịch bản sau.

1. Giao tiếp API: Gửi và nhận dữ liệu giữa client và server.
2. Tệp cấu hình: Lưu trữ cài đặt ứng dụng và công cụ.
3. Cơ sở dữ liệu: Quản lý dữ liệu trong các cơ sở dữ liệu NoSQL như MongoDB.
4. Quản lý log: Ghi lại log lỗi và thông tin gỡ lỗi.
5. Dữ liệu có cấu trúc: Sử dụng JSON‑LD để tối ưu SEO.

3. JSON hỗ trợ những kiểu dữ liệu nào?

A: JSON hỗ trợ sáu kiểu dữ liệu sau.

1. Chuỗi: "name": "Sato"
2. Số: "age": 30
3. Boolean: "isMember": true
4. null: "nickname": null
5. Mảng: "skills": ["JavaScript", "Python"]
6. Đối tượng: "address": {"city": "Tokyo", "zip": "100-0001"}

4. Sự khác biệt giữa JSON và XML là gì?

A: Các điểm khác biệt chính giữa JSON và XML được trình bày dưới đây.

5. JSON khác gì so với YAML?

A: YAML là định dạng dữ liệu thân thiện với con người, khác với JSON ở các cách sau.

6. Ngôn ngữ lập trình nào hỗ trợ JSON?

A: JSON được hỗ trợ bởi nhiều ngôn ngữ lập trình.

• JavaScript: Sử dụng JSON.parse() và JSON.stringify().
• Python: Sử dụng mô‑đun json.
• PHP: Sử dụng json_decode() và json_encode().
• Java: Sử dụng các thư viện như Jackson hoặc Gson.

7. Có thể thêm chú thích vào JSON không?

A: JSON chuẩn không hỗ trợ chú thích. Tuy nhiên, các giải pháp thay thế sau thường được sử dụng.

1. Thêm một khóa chỉ chứa chú thích:

   {
     "_comment": "This setting is for debugging",
     "debug": true
   }
   

2. Sử dụng JSON5: JSON5 hỗ trợ chú thích.

8. Lỗi JSON nên được xử lý như thế nào?

A: Dưới đây là một ví dụ về cách xử lý các lỗi liên quan đến JSON.

Ví dụ JavaScript:

try {
  const data = JSON.parse('{name: "Sato"}'); // Error occurs
} catch (error) {
  console.error('JSON parsing error:', error.message);
}

9. JSON có thể chuyển sang định dạng nhị phân không?

A: Có. BSON (Binary JSON) là một định dạng tối ưu cho nhị phân, được tạo ra từ JSON.

• Nó thường được sử dụng trong các cơ sở dữ liệu NoSQL như MongoDB.
• Nó cung cấp việc xử lý dữ liệu nhanh hơn và hiệu quả hơn.

10. Các xu hướng và công nghệ mới nhất liên quan đến JSON là gì?

A: Các công nghệ liên quan đến JSON gần đây bao gồm:

1. JSON‑LD: Dữ liệu có cấu trúc cho tối ưu SEO.
2. JSON5: Đặc tả mở rộng với cú pháp linh hoạt và hỗ trợ chú thích.
3. GraphQL: Một phương pháp thiết kế API trao đổi dữ liệu ở định dạng JSON.
4. Kiến trúc Serverless: Xử lý dữ liệu dựa trên sự kiện sử dụng các nền tảng như AWS Lambda và Google Cloud Functions.

Tóm tắt

FAQ này đã bao phủ cả các cơ bản và nâng cao liên quan đến JSON. Mặc dù JSON đơn giản và dễ sử dụng, nhưng đôi khi cần xử lý cẩn thận các lỗi cú pháp và các đặc tả mở rộng. Hãy sử dụng bài viết và FAQ này làm tài liệu tham khảo để nắm vững JSON từ cơ bản đến các ứng dụng nâng cao và áp dụng chúng một cách hiệu quả trong các dự án thực tế.