JSON ist die Abkürzung für das Dateiformat JavaScript Object Notation. Es beschreibt ein standardisiertes Datenformat zur Speicherung von Daten. Es zählt zu den Textdateiformaten, da die Daten in menschenlesbarer, natürlicher Sprache abgespeichert wird.

Wie sind diese Dateien aufgebaut?

Der Aufbau von JSON Dateien ist einfach gesagt eine ungeordnete Sammlung von Schlüssel-Wert-Paaren. Für Python-Programmierende ist diese Struktur am Besten mit dem Python Dictionary vergleichbar.

Die Reihenfolge der Schlüssel “city”, “country” und “population” ist nicht vorgegeben, sodass eine JSON Datei mit einer anderen Anordnung als hier, trotzdem identisch zu der gezeigten Datei ist.

In JavaScript können Objekte nur Schlüssel haben, die als Strings repräsentiert sind. Da das Dateiformat JSON von JavaScript abstammt, dürfen dadurch ausschließlich Strings als Schlüssel genutzt werden.

Die Werte innerhalb eines Paares können verschiedene Datentypen annehmen. Erlaubt sind die folgenden Typen:

• String, z.B. “city”: “Berlin”
• Zahl, z.B. “population”: 3645000
• Objekt, z.B. ein weiteres JSON Objekt
• Array, z.B. “districts”: [“Kreuzberg”, “Pankow”, “Reinickendorf”]
• Boolean, z.B. “capital”: True
• Null

Diese große Vielfalt an Datentypen macht JSON zu einem sehr beliebten Dateiformat. Es gibt lediglich ein paar Ausnahmen, welche in der JavaScript Object Notation nicht als Wert gespeichert werden können.

In JSON können nämlich keine Funktionen abgespeichert werden. Gleichzeitig können auch Datumsformate nicht nativ hinterlegt werden. Das ist jedoch kein größeres Problem, da man Datumsangaben einfach als String hinterlegt und sie dann beim Auslesen der Datei wieder in ein Datum umwandelt.

Was sind die Vor- und Nachteile der JavaScript Object Notation?

Die Nutzung von solchen Dateien ist aufgrund der Einfachheit im Aufbau sehr beliebt. Die Anforderungen an die Datenstruktur sind vergleichsweise gering und die Dateien sind für viele Anwender schnell und einfach verständlich.

Die weite Verbreitung lässt sich auch dadurch erklären, dass es mittlerweile für alle gängigen Programmiersprachen eigene Parser gibt, welche die Nutzung von JSON noch einfacher machen.

Die Hauptnachteile dieses Dateiformats sind die unscharfe Zahlendefinition und die fehlenden Standards zur Interpretation von nicht-unterstützen Datentypen. Die JavaScript Object Notation unterscheidet nicht zwischen den gängigen Zahlenformaten, wie beispielsweise Ganz- oder Dezimalzahlen. Dadurch wird die Interpretation der Zahlen abhängig von der Implementation.

Wie bereits angesprochen gibt es einige Datentypen, welche standardmäßig nicht unterstützt sind, wie beispielsweise Datumsangaben. Das kann man mit der Umwandlung in Strings umgehen. Jedoch gibt es verschiedene Möglichkeiten und Bibliotheken, welche dafür genutzt werden können und es wurde sich nicht auf einen einheitlichen Standard geeinigt.

Zusammengefasst, hat das Datenformat die folgenden Vor- und Nachteile:

Vorteile:

• Einfach zu lesen und zu schreiben: Die Dateien verwenden eine einfache Syntax, die für Menschen leicht lesbar und schreibbar ist. Dies macht es zur idealen Wahl für den Austausch und die Speicherung von Daten.
• Leichtgewichtig: JSON-Dateien sind leichtgewichtig und daher eine bevorzugte Wahl für webbasierte Anwendungen, die eine schnelle Datenübertragung erfordern.
• Plattformübergreifende Kompatibilität: JSON wird in verschiedenen Programmiersprachen und Plattformen unterstützt, was es zur idealen Wahl für die Interoperabilität zwischen verschiedenen Systemen macht.
• Datenserialisierung: JSON unterstützt die Datenserialisierung, so dass Objekte einfach in ein JSON-Format transformiert werden können, das gespeichert oder übertragen werden kann.
• Vertrautheit: Das Dateiformat basiert auf einem Teil von JavaScript, was es Entwicklern, die mit JavaScript vertraut sind, erleichtert, mit JSON-Daten zu arbeiten.

Nachteile:

• Fehlende Schema-Unterstützung: JSON hat kein Schema, was es schwierig machen kann, die Daten zu validieren und deren Konsistenz sicherzustellen.
• Begrenzte Datentypen: Das Dateiformat hat einen begrenzten Satz von Datentypen, was es schwierig machen kann, komplexe Datenstrukturen darzustellen. Nicht für große Datensätze geeignet: JSON ist für große Datensätze nicht gut geeignet, da es aufgrund seiner Größe und Komplexität zu Leistungsproblemen führen kann.
• Keine Unterstützung für Kommentare: Das Format unterstützt keine Kommentare, was es schwierig machen kann, erklärende Notizen oder Metadaten zu den Daten hinzuzufügen.
• Kein Standard-Datumsformat: Das Dateiformat hat kein standardisiertes Datumsformat, was es schwierig machen kann, Daten zwischen verschiedenen Systemen zu vergleichen.

Zusammenfassend ist JSON ein weit verbreitetes Format für den Austausch von Daten, aber es hat einige Einschränkungen, die berücksichtigt werden müssen. Während seine Einfachheit, Flexibilität und plattformübergreifende Kompatibilität es zur idealen Wahl für viele Anwendungen machen, können sein Mangel an Schema-Unterstützung, begrenzten Datentypen und Leistungsprobleme bei großen Datensätzen es für einige Anwendungsfälle ungeeignet machen.

Welche Anwendungen können mit JSON realisiert werden?

Die JavaScript Object Notation kommt in vielen verschiedenen Anwendungen und Programmiersprachen zum Einsatz. NoSQL und auch verschiedene relationale Datenbanken haben Konnektoren um diese Dateitypen abspeichern zu können.

Darüber hinaus eignet es sich auch für die folgenden Anwendungsfälle:

• Datenaustausch: Es wird als Standardformat für den Datenaustausch zwischen Webanwendungen und APIs (Application Programming Interfaces) verwendet. Es wird auch für den Datenaustausch zwischen Microservices und für die Speicherung und den Abruf von Daten in NoSQL-Datenbanken verwendet.
• Übersichtliche Datenspeicherung: Aufgrund der niedrigen Anforderungen an das Datenformat, können flexible Datenstrukturen einfach gespeichert werden.
• Temporäre Datenspeicherung: Die JavaScript Object Notation findet auch oft Anwendung, um in einem Programm kurzfristig Informationen abzuspeichern. Durch die hohe Kompatibilität mit anderen Programmiersprachen können diese Dateien dann auch ohne weiteres von verschiedenen Anwendungen genutzt werden.
• Konfigurationsdateien: Es wird verwendet, um Konfigurationsdaten für Anwendungen, Bibliotheken und Frameworks zu speichern. Dazu gehören Parameter wie Servereinstellungen, Protokollierungsoptionen und Anwendungsverhalten.
• Web-Entwicklung: JSON wird in der Webentwicklung häufig für die Client-Server-Kommunikation verwendet, wo es zur asynchronen Datenübertragung zwischen Client und Server eingesetzt werden kann. Es wird auch für das Rendering dynamischer Webseiten und in Browser-Erweiterungen verwendet.
• Internet der Dinge (IoT): Das Dateiformat wird in IoT-Anwendungen für die Gerätekommunikation und Datenübertragung verwendet. Es wird auch für die Datenspeicherung in NoSQL-Datenbanken und für die Echtzeit-Datenanalyse verwendet.
• Mobile Anwendungen: Das Dateiformat wird in mobilen Anwendungen für die Speicherung von Anwendungsdaten und für den Datenaustausch mit Webdiensten verwendet.

Insgesamt hat sich JSON aufgrund seiner Einfachheit, Flexibilität und des breiten Anwendungsspektrums zu einem weit verbreiteten Format für den Datenaustausch und die Datenspeicherung entwickelt. Es ist zu erwarten, dass seine Verwendung in Zukunft noch zunehmen wird, da immer mehr Anwendungen und Systeme JSON als Standardformat für den Datenaustausch verwenden.

Wie können JSON Dateien in Python bearbeitet werden?

In Python gibt es eine eigene Bibliothek zur Arbeit mit der JavaScript Object Notation. Die entsprechende Datei muss zuerst mit “open” geöffnet werden. Das hinterlegte JSON Objekt kann anschließend mit “load” in ein Array von Python Dictionaries umgewandelt werden.

Ab jetzt kann mit den Daten genauso gearbeitet werden, wie man es von Python Dictionaries bereits gewöhnt ist.

YAML und JSON im Vergleich

YAML und JSON sind zwei beliebte Formate zur Serialisierung von Daten, die in der modernen Softwareentwicklung verwendet werden. Neben einigen Gemeinsamkeiten gibt es aber auch einige Unterschiede zwischen den beiden Formaten.

Einer der Hauptunterschiede zwischen ihnen ist die Syntax. YAML verwendet Einrückungen und Leerzeichen zur Strukturierung der Daten, während JSON geschweifte Klammern und Klammern verwendet. Dadurch ist das erste Dateiformat besser lesbar und einfacher zu schreiben als JSON, das mitunter sehr langatmig und schwierig zu lesen ist.

Ein weiterer Unterschied zwischen den Dateiformaten sind die unterstützten Datentypen. YAML unterstützt ein breiteres Spektrum an Datentypen, darunter Zeichenketten, Zahlen, Datumsangaben und sogar benutzerdefinierte Datentypen. Im Gegensatz dazu unterstützt JSON nur grundlegende Datentypen wie Zeichenketten, Zahlen und boolesche Werte.

Im Hinblick auf die Erweiterbarkeit bietet YAML eine bessere Unterstützung für benutzerdefinierte Tags und Metadaten. Dadurch ist es einfacher, eigene Datentypen zu erstellen und zu verwenden, was für manche Anwendungen unerlässlich ist.

Ein Vorteil von JSON ist die bessere sprachübergreifende Kompatibilität. JSON wird von fast allen Programmiersprachen unterstützt, während die Unterstützung von YAML eher eingeschränkt ist. Außerdem ist JSON in der Regel schneller zu parsen und zu serialisieren.

In Bezug auf die Lesbarkeit wird YAML aufgrund seiner auf Leerzeichen basierenden Syntax oft als natürlicher als JSON empfunden. Das letztere hingegen kann aufgrund der Verwendung von Klammern und geschweiften Linien schwieriger zu lesen und zu schreiben sein.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die beiden Datentypen einige Gemeinsamkeiten, aber auch deutliche Unterschiede aufweisen, die sie für unterschiedliche Anwendungen besser geeignet machen. YAML ist besser lesbar und unterstützt ein breiteres Spektrum an Datentypen, während JSON eine bessere sprachübergreifende Kompatibilität und schnellere Parsingzeiten aufweist. Letztlich hängt die Entscheidung von den spezifischen Anforderungen des jeweiligen Projekts ab.

Das solltest Du mitnehmen

• JSON ist die Abkürzung für das Dateiformat JavaScript Object Notation und ähnelt im Aufbau dem Python Dictionary.
• JSON ist ein weit verbreitetes Format für den Datenaustausch, aufgrund seiner Einfachheit, Flexibilität und plattformübergreifenden Kompatibilität.
• Aufgrund seiner Leichtigkeit wird es bevorzugt für webbasierte Anwendungen verwendet, die schnelle Datenübertragung erfordern.
• JSON unterstützt die Datenserialization, so dass Objekte leicht das Dateiformat transformiert werden können, das gespeichert oder übertragen werden kann.
• Allerdings hat es auch einige Nachteile, wie zum Beispiel das Fehlen eines Schemas, begrenzte Datentypen und Leistungsprobleme bei großen Datensätzen.
• Das Dateiformat ist nicht gut geeignet, um Kommentare oder Metadaten zu den Daten hinzuzufügen und hat kein standardisiertes Datumsformat.
• Zusammenfassend ist JSON ein beliebtes Format für den Datenaustausch, aber möglicherweise nicht für alle Anwendungsfälle geeignet. Die Vor- und Nachteile müssen bei der Wahl eines Formats für die Datenspeicherung und -übertragung berücksichtigt werden.

Vielen Dank an Deepnote für das Sponsoring dieses Artikels! Deepnote bietet mir die Möglichkeit, Python-Code einfach und schnell auf dieser Website einzubetten und auch die zugehörigen Notebooks in der Cloud zu hosten.

Andere Beiträge zum Thema JSON

• Den formellen Standard für die JavaScript Object Notation der ECMA findest Du hier.