JSON: Alle Informationen zum Dateiformat im Überblick

JSON ist ein textbasiertes Datenformat, das aufgrund seiner einfachen Struktur häufig genutzt wird, um Daten zwischen verschiedenen Systemen zu übertragen. Es kodiert Informationen als Schlüssel-Wert-Paare, die nahezu jede Programmiersprache verarbeiten kann. Großer Beliebtheit erfreut sich das Format aber nicht nur wegen seiner hohen Lesbarkeit, sondern auch aufgrund der breiten Kompatibilität und der einfachen Implementierung.

Was ist JSON?

JSON stellt ein plattformunabhängiges Datenformat dar, das bei der Übertragung und Speicherung von strukturierten Daten zum Einsatz kommt. Das Format hat seinen Ursprung in JavaScript, ist aber komplett eigenständig – also nicht an JavaScript gebunden. Es wird von nahezu allen Programmiersprachen unterstützt. JSON ist ein reines Textformat, das für Menschen einfach zu lesen und zu schreiben und für Maschinen effizient zu analysieren (parsen) ist.

In vielen Fällen bevorzugen Entwicklerinnen und Entwickler das JSON-Format vor allem deshalb, weil es den technologieübergreifenden Datenaustausch erleichtert. Wenn eine Nutzerin oder ein Nutzer z. B. in einem Onlineshop ein Kleidungsstück kauft, werden Eingaben im JSON-Format an den Server übertragen. Dieser verarbeitet die Daten und sendet die Antwort ebenso im JSON-Format, was einen nahtlosen Datenaustausch gewährleistet.

Die zentrale Eigenschaft von JSON ist seine Klarheit: Das Datenformat greift auf eine reduzierte und konsistente Notation zurück, um Informationen in einer präzisen, aber dennoch verständlichen Form darzustellen. Es setzt zudem auf Unicode, sodass sich internationale Zeichen und Sonderzeichen problemlos handhaben lassen. Damit liefert JSON eine schlanke und unabhängige Lösung für die moderne Web- und API-Kommunikation.

Wie funktioniert JSON?

Ein JSON-Dokument muss einer festen Syntax folgen: Es beginnt stets mit einer öffnenden geschweiften Klammer { und endet immer mit einer schließenden geschweiften Klammer }. Innerhalb der geschweiften Klammern werden einzelne Datenfelder durch Name-Wert-Paare definiert. Diese beginnen mit dem Namen, auf den ein Doppelpunkt : und der Wert folgen. JSON unterstützt verschiedene Datentypen mit jeweils eigenen Attributen und Verhaltensweisen, um Variablen zu speichern. Dazu zählen:

• Objekte: Ein JSON-Objektdatentyp setzt sich aus Namens- beziehungsweise Wertepaaren zusammen, die zwischen den geschweiften Klammern stehen. Bei den Schlüsseln muss es sich um Zeichenfolgen handeln, die eindeutig und durch ein Komma voneinander getrennt sind.
• Arrays: Ein Array-Datentyp stellt eine geordnete Sammlung von Werten dar. Diese müssen entweder vom Typ Object, Array, String, Number, Boolean oder Null sein.
• Strings: In JSON kommen Strings oftmals zum Speichern und Übertragen textbasierter Daten wie Namen oder Adressen zum Einsatz. Die Zeichenketten werden in doppelte Anführungszeichen "" gesetzt und erlauben die komplette Bandbreite an Unicode-Zeichen.
• Boolean: Boolesche Werte können entweder wahr oder falsch sein. Sie werden zwar als Strings behandelt, aber anders als diese nicht in Anführungszeichen gesetzt.
• Number: Dieser Datentyp wird verwendet, um numerische Werte für unterschiedliche Zwecke zu speichern – etwa für Datenanalysen oder Berechnungen. Neben positiven und negativen Zahlen unterstützt JSON auch Dezimalstellen.
• Null: Wenn eine Variable leer ist, lässt sich dies durch die Zuweisung mit Null ausdrücken.

Das nachfolgende Beispiel illustriert die Struktur eines JSON-Datensatzes:

{
    "dataField1": "Value",
    "dataObject": {
        "field1": 123,
        "field2": "Text",
        "field3Array": ["Value1", "Value2", "Value3", "Value4"]
    }
}

Welche Vorteile bietet JSON?

Das Datenformat punktet in vielen Bereichen durch seine Einfachheit und Effizienz, was es zum bevorzugten Format vieler moderner Anwendungen macht. Die nachfolgende Übersicht führt die wichtigsten Vorteile von JSON auf:

• Leichtgewichtig und platzsparend: JSON verzichtet auf unnötige Markup-Elemente und verwendet nur wenige Strukturzeichen, was den Speicherbedarf und das Übertragungsvolumen reduziert.
• Einfache Lesbarkeit: Die klare Syntax von JSON lässt sich auch ohne spezielles Fachwissen erschließen. Zudem bleiben selbst größere Datensätze übersichtlich, wodurch sich das Debugging vereinfacht.
• Breite Unterstützung: Ob JavaScript, Python, Java, PHP oder C# – JSON wird von nahezu allen Programmiersprachen und Frameworks nativ unterstützt oder über Standardbibliotheken bereitgestellt. Viele NoSQL-Datenbanken – etwa MongoDB oder CouchDB – speichern Dokumente direkt im JSON-Format oder einem JSON-ähnlichen Datenformat, was den Konvertierungsaufwand senkt.
• Flexible Datenmodellierung: Durch den Support verschachtelter Strukturen lassen sich komplexe und hierarchische Datenmodelle ohne Probleme abbilden.

Für welche Anwendungsgebiete ist JSON geeignet?

Aufgrund seiner vielseitigen Vorzüge wird das JSON-Datenformat in so gut wie jedem Bereich der Softwareentwicklung verwendet. Als klassische Einsatzgebiete gelten:

• Systemübergreifende Datenübertragungen: JSON erweist sich als optimal, um Daten zwischen unterschiedlichen Systemen und Programmiersprachen auszutauschen.
• Erstellung dynamischer JSON-Daten aus Eingaben von Userinnen und Usern: JSON eignet sich hervorragend, um temporäre, benutzergenerierte Informationen strukturiert abzulegen. Es besteht zum Beispiel die Möglichkeit, Webseiten-Formularfelder direkt in ein JSON-Objekt zu überführen und zu serialisieren.
• Konfiguration von Daten für Anwendungen: Jede Anwendung benötigt passende Logindaten, um sich mit einer Datenbank zu verbinden. Anmeldedaten und der Pfad der Protokolldatei lassen sich in einer JSON-Datei angeben, die alle beteiligten Parteien verwenden können.
• Vereinfachung komplexer Datenstrukturen: JSON reduziert komplexe Dokumente auf wesentliche Elemente und überführt sie in gut lesbare Strukturen. Dies erhöht die Transparenz von Datenmodellen und sorgt dafür, dass der Zugriff auf relevante Informationen vorhersehbar wird.
• Konfigurationsdateien: JSON-Dokumente lassen sich unkompliziert abfragen und bearbeiten, weshalb das Format häufig für Konfigurationsdateien verwendet wird – vor allem in JavaScript-Ökosystemen wie Node.js.

Alternativen zu JSON

Obwohl das JSON-Format für viele Anwendungsfälle als Standard gilt, existieren zahlreiche weitere Datenformate, die in spezifischen Szenarien möglicherweise sogar besser geeignet sind. Zu den bekanntesten Alternativoptionen zählen:

• XML (Extensible Markup Language): Vor dem Siegeszug von JSON war XML das am häufigsten verbreitete Datenserialisierungsformat. Das stark typisierte und flexible Textformat ist dazu in der Lage, komplexe Datenstrukturen und Metadaten zu speichern. Das Format verfügt zudem über Schemadefinitionen (XSD) und Transformationen (XSLT), lässt sich aber schwieriger lesen als JSON.
• YAML (YAML Ain’t Markup Language): Dieses maschinenlesbare Format wird vor allem für Konfigurationsdateien verwendet und stellt eine Erweiterung von JSON dar, die Kommentare unterstützt. Das YAML-Format bietet eine übersichtliche Syntax, ist jedoch komplexer zu verarbeiten und außerdem anfälliger für Syntaxfehler.
• Protobuf (Protocol Buffers): Hierbei handelt es sich um ein binäres Datenformat von Google, das sich durch seine Kompaktheit und hohe Effizienz auszeichnet. Für Protobuf besteht jedoch die Notwendigkeit, Schemata zu definieren. Außerdem ist das Format nicht von Menschen lesbar, was das Debugging unter Umständen erschwert.