Json چیست؛ کاربردها + ویژگی‌ها و محدودیت‌ها

json چیست؛ این سوالی است که بسیاری از افراد در ابتدای ورود به دنیای توسعه وب یا برنامه‌نویسی با آن روبه‌رو می‌شوند. در این مقاله آبالون قصد داریم بررسی کنیم که فایل JSON چیست، چه تاریخچه‌ای دارد، چه ویژگی‌ها و کاربردهایی دارد، چه محدودیت‌هایی دارد و در چه مواقعی باید از آن استفاده کنیم. همچنین، JSON را با فرمت‌های مشابه مقایسه خواهیم کرد تا دید روشن‌تری نسبت به این فرمت پرکاربرد پیدا کنید. اگر به دنبال درک عمیق و کاربردی از JSON هستید، این مقاله دقیقاً برای شماست.

json چیست؟

JSON یا JavaScript Object Notation فرمتی متنی و سبک برای ذخیره و تبادل داده‌هاست که با ساختاری ساده و خوانا، هم برای انسان قابل درک است و هم برای ماشین به‌راحتی پردازش‌پذیر. این فرمت به‌طور گسترده در توسعه وب مورد استفاده قرار می‌گیرد، به‌ویژه هنگام ارسال و دریافت داده میان سرور و کلاینت. JSON به دلیل سادگی، انعطاف‌پذیری و پشتیبانی وسیع در زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف، به یکی از استانداردهای اصلی در طراحی APIها تبدیل شده است. داده‌ها در JSON به صورت جفت‌های کلید و مقدار نمایش داده می‌شوند و از ساختارهایی مانند آرایه و شیء پشتیبانی می‌کند.

تاریخچه فایل json چیست؟

JSON یا JavaScript Object Notation فرمت ساده، سبک و خوانایی است که برای ذخیره و تبادل داده‌ها طراحی شده. این فرمت توسط داگلاس کراکفورد معرفی شد؛ کسی که به دنبال راه‌حلی آسان‌تر از XML برای انتقال اطلاعات بین مرورگر و سرور بود. او در ابتدا سعی کرد با استفاده از آبجکت‌های جاوااسکریپتی، یک پیام شامل کلید و مقدار به سرور بفرستد، اما چون کلیدها داخل کوتیشن دوتایی نبودند و یکی از آن‌ها هم یک کلمه رزروشده بود، مرورگر پیام را نپذیرفت. تنها با اضافه‌کردن کوتیشن به دور کلیدها، مشکل برطرف شدو این شروع ماجرای JSON بود.

کراکفورد خیلی زود فهمید که این فرمت می‌تواند فراتر از یک راه‌حل ساده باشد. پس در سال ۲۰۰۲ دامنه‌ی json.org را ثبت کرد تا JSON را به عنوان یک استاندارد جدید معرفی کند؛ فرمتی که سبک، قابل‌فهم و منعطف بود.

محبوبیت JSON از سال ۲۰۰۴ با ظهور فناوری AJAX و اپلیکیشن‌های تک‌صفحه‌ای (SPA یا Single Page Application) سرعت گرفت. خیلی زود، اکثر زبان‌های برنامه‌نویسی قابلیت‌های داخلی برای کار با JSON را فراهم کردند، و ارتباط بین فرانت‌اند و بک‌اند ساده‌تر و سریع‌تر شد.

با افزایش حجم و تنوع داده‌ها، نیاز به فرمتی احساس شد که بتواند هم داده‌های ساخت‌یافته و هم بدون ساختار را ذخیره کند. JSON با انعطاف بالایش به گزینه‌ای عالی تبدیل شد. همین موضوع باعث به‌وجود آمدن پایگاه‌داده‌های سند‌محور شد که اطلاعات را در قالب JSON ذخیره می‌کنند. امروز، JSON یکی از پایه‌های اصلی توسعه‌ی وب مدرن به شمار می‌رود.

ویژگی‌های کلیدی JSON چیست؟

پس از پاسخ به سوال «json چیست» به سراغ بررسی ویگی‌های آن خواهیم رفت؛ JSON در توسعه وب، طراحی API و ارتباط میان سیستم‌ها کاربرد فراوان دارد و جایگزینی سبک‌تر برای XML محسوب می‌شود. ویژگی‌های کلیدی آن عبارتند از:

خوانایی برای انسان

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های JSON سادگی در خواندن و نوشتن آن است. ساختار شفاف و منظم آن باعث می‌شود حتی افراد تازه‌کار بتوانند مفاهیم را سریع درک کنند. استفاده از کلید و مقدار در قالبی مرتب، فهم داده‌ها را بدون نیاز به ابزارهای خاص ممکن می‌سازد و این موضوع در توسعه سریع بسیار مؤثر است.

قابل پردازش برای ماشین

JSON علاوه بر سادگی برای انسان، به‌راحتی توسط زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف قابل تجزیه (parse) و پردازش است. این ویژگی باعث می‌شود در انتقال اطلاعات بین سرور و کلاینت یا بین سیستم‌های مختلف، کمترین خطا و بیشترین سازگاری وجود داشته باشد. ماشین‌ها می‌توانند به‌سرعت داده‌های JSON را بخوانند و تحلیل کنند.

فرمت سبک و کم‌حجم

JSON به دلیل نداشتن تگ‌های اضافی و ساختار ساده، حجم کمتری نسبت به فرمت‌هایی مانند XML دارد. این موضوع در انتقال اطلاعات، به‌ویژه در شبکه یا اپلیکیشن‌های موبایل، اهمیت زیادی دارد. سبک‌بودن JSON باعث افزایش سرعت بارگذاری، کاهش مصرف پهنای باند و بهبود عملکرد کلی سیستم می‌شود.

استقلال از زبان برنامه‌نویسی

با اینکه JSON از ساختار آبجکت‌های JavaScript الهام گرفته، اما محدود به این زبان نیست. بیشتر زبان‌های برنامه‌نویسی محبوب مانند Python، Java، PHP و C# به‌صورت پیش‌فرض از JSON پشتیبانی می‌کنند. این ویژگی باعث شده JSON به فرمت استانداردی برای ارتباط میان زبان‌ها و پلتفرم‌های مختلف تبدیل شود.

ساختار ساده و منعطف

داده‌های JSON به صورت جفت‌های کلید و مقدار و همچنین آرایه‌ها ذخیره می‌شوند. آبجکت‌ها در آکلاد {} و آرایه‌ها در براکت [] قرار می‌گیرند. مقدارها می‌توانند رشته، عدد، مقدار بولی، null، آبجکت یا آرایه‌های تو‌در‌تو باشند. این ساختار هم ساده است و هم برای نمایش داده‌های پیچیده بسیار منعطف و کاربردی است.

کاربردهای مهم فایل JSON چیست؟

در ادامه به کاربردهای رایج JSON می‌پردازیم و توضیح می‌دهیم چرا این فرمت به انتخاب اول بسیاری از توسعه‌دهندگان تبدیل شده است:

وب‌ APIها

یکی از رایج‌ترین کاربردهای JSON، انتقال داده بین سرور و اپلیکیشن‌های وب است. بیشتر APIهای مدرن از JSON برای ارسال و دریافت اطلاعات استفاده می‌کنند، چون این فرمت هم سبک است و هم به‌راحتی در سمت کلاینت و سرور پردازش می‌شود.

ذخیره‌سازی داده

JSON می‌تواند برای ذخیره داده‌های ساخت‌یافته در فایل‌ها یا پایگاه‌داده‌ها استفاده شود. بسیاری از سیستم‌های NoSQL مانند MongoDB، اطلاعات را مستقیماً در قالب JSON ذخیره می‌کنند. همچنین برای ذخیره‌سازی محلی داده‌ها در مرورگر نیز کاربرد دارد.

فایل‌های تنظیمات

خیلی از برنامه‌ها و فریم‌ورک‌ها تنظیمات خود را در قالب فایل‌های JSON نگهداری می‌کنند. دلیل آن هم سادگی و خوانایی بالای این فرمت است. توسعه‌دهندگان به‌راحتی می‌توانند فایل‌های پیکربندی را ویرایش کرده و مقادیر مورد نظر را تنظیم کنند.

تبادل داده بین سیستم‌ها

JSON به دلیل سادگی، سازگاری و استقلال از زبان، یکی از محبوب‌ترین فرمت‌ها برای تبادل داده بین نرم‌افزارها، سرویس‌ها و سیستم‌های مختلف است. چه بین دو اپلیکیشن وب، چه بین موبایل و سرور، JSON انتقال داده‌ها را سریع و بدون دردسر می‌سازد.

مقایسه JSON ،XML و HTML

در دنیای توسعه وب، سه فرمت رایج وجود دارد که هر کدام کاربرد متفاوتی دارند: JSON، XML و HTML. در حالی که JSON و XML برای ذخیره‌سازی و انتقال داده استفاده می‌شوند، HTML برای ساختاردهی و نمایش صفحات وب به کار می‌رود. شناخت تفاوت‌های این سه، به انتخاب درست در پروژه‌ها کمک زیادی می‌کند.

JSON یک فرمت داده‌ی سبک، ساده و قابل‌خواندن برای انسان و ماشین است. از JSON معمولاً در تبادل داده بین سرور و کلاینت استفاده می‌شود، به‌ویژه در APIها و اپلیکیشن‌های تحت وب. ساختار آن به صورت جفت‌های »کلید-مقدار» درون آکلاد {} و آرایه‌هایی با براکت [] است. JSON به دلیل سادگی، سرعت پردازش بالا و پشتیبانی وسیع در زبان‌های برنامه‌نویسی، انتخاب اول بسیاری از توسعه‌دهندگان مدرن است.

XML (مخفف Extensible Markup Language) نیز برای انتقال داده‌ها طراحی شده اما ساختار پیچیده‌تری نسبت به JSON دارد. در XML، داده‌ها در قالب تگ‌های باز و بسته تعریف می‌شوند و می‌توانند سلسله‌مراتب‌های چندلایه و کاملاً قابل‌گسترش داشته باشند. XML برای پروژه‌هایی که نیاز به تعریف دقیق ساختار یا اعتبارسنجی (validation) دارند مناسب است، اما نسبت به JSON سنگین‌تر و کم‌خواناتر است و معمولاً در سیستم‌های قدیمی‌تر یا سرویس‌های خاص دیده می‌شود.

در مقابل، HTML (مخفف HyperText Markup Language) یک زبان نشانه‌گذاری است که برای ساختاردهی صفحات وب طراحی شده، نه برای ذخیره یا انتقال داده. HTML عناصر مختلف صفحه مثل عنوان‌ها، پاراگراف‌ها، تصاویر، لینک‌ها و فرم‌ها را مشخص می‌کند و پایه اصلی ظاهر هر وب‌سایت به شمار می‌رود. HTML معمولاً همراه با CSS (برای طراحی) و JavaScript (برای تعامل) استفاده می‌شود تا یک صفحه وب کامل ساخته شود.

در مجموع، اگر هدف شما انتقال سریع و ساده داده است، JSON بهترین گزینه است. اگر نیاز به ساختارهای پیچیده یا قابلیت اعتبارسنجی دارید، XML انتخاب مناسب‌تری است. اما اگر در حال طراحی یا نمایش محتوا در یک صفحه وب هستید، HTML زبان اصلی مورد نیاز شما خواهد بود.

محدودیت‌های JSON چیست؟

با وجود اینکه JSON یک فرمت داده‌ی ساده، انعطاف‌پذیر و قابل استفاده در بسیاری از زبان‌های برنامه‌نویسی است، اما محدودیت‌هایی نیز دارد. در ادامه به برخی از مهم‌ترین معایب JSON اشاره می‌کنیم:

۱. نداشتن شِما (Schema)

JSON به شما آزادی کامل در نمایش داده‌ها می‌دهد، اما همین موضوع ممکن است باعث شود به‌راحتی داده‌های نادرست یا ناسازگار تولید شود، چون هیچ ساختار یا اعتبارسنجی اجباری وجود ندارد.

۲. پشتیبانی محدود از انواع عددی

در JSON فقط یک نوع عدد (Number) وجود دارد. بنابراین نمی‌توان از انواع عددی دقیق یا خاصی که در برخی زبان‌های برنامه‌نویسی وجود دارند، استفاده کرد.

۳. عدم پشتیبانی از توضیحات

در JSON امکان نوشتن کامنت (توضیح درون‌خطی) وجود ندارد. این موضوع مستندسازی فایل‌ها را سخت‌تر کرده و احتمال سوءتفاهم یا اشتباه در درک داده‌ها را افزایش می‌دهد.

۴. طول داده (Verbosity)

هرچند JSON از XML کم‌حجم‌تر است، اما باز هم در مقایسه با برخی فرمت‌های فشرده‌تر (مثل MessagePack یا Protobuf)، فضای بیشتری اشغال می‌کند. در سیستم‌هایی که با حجم بالای داده سروکار دارند، این موضوع می‌تواند مشکل‌ساز باشد.

جمع‌بندی

JSON چیست؛ در این مقاله به‌صورت کامل و کاربردی پاسخ این سؤال را دادیم. بررسی کردیم که فایل JSON چیست، چگونه ایجاد شده و چرا به یکی از محبوب‌ترین فرمت‌ها در دنیای وب تبدیل شده است. توضیح دادیم که چه ویژگی‌هایی دارد، در چه جاهایی کاربرد دارد و با HTML و XML چه تفاوت‌هایی دارد. همچنین به محدودیت‌های آن نیز پرداختیم تا دیدی واقع‌بینانه‌تر نسبت به استفاده از JSON پیدا کنیم. اگر به‌دنبال یک فرمت سبک، خوانا و قابل‌اعتماد برای انتقال داده هستید، JSON یکی از بهترین گزینه‌ها برای شروع است.