JSON 方法，toJSON

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2023-12-01

假设我们有一个复杂的对象，我们希望将其转换为字符串，以通过网络发送，或者只是为了在日志中输出它。

当然，这样的字符串应该包含所有重要的属性。

我们可以像这样实现转换：

let user = {
  name: "John",
  age: 30,

  toString() {
    return `{name: "${this.name}", age: ${this.age}}`;
  }
};

alert(user); // {name: "John", age: 30}

……但在开发过程中，会新增一些属性，旧的属性会被重命名和删除。每次更新这种 toString 都会非常痛苦。我们可以尝试遍历其中的属性，但是如果对象很复杂，并且在属性中嵌套了对象呢？我们也需要对它们进行转换。

幸运的是，不需要编写代码来处理所有这些问题。这项任务已经解决了。

JSON.stringify

JSON（JavaScript Object Notation）是表示值和对象的通用格式。在 RFC 4627 标准中有对其的描述。最初它是为 JavaScript 而创建的，但许多其他编程语言也有用于处理它的库。因此，当客户端使用 JavaScript 而服务器端是使用 Ruby/PHP/Java 等语言编写的时，使用 JSON 可以很容易地进行数据交换。

JavaScript 提供了如下方法：

JSON.stringify 将对象转换为 JSON。
JSON.parse 将 JSON 转换回对象。

例如，在这里我们 JSON.stringify 一个 student 对象：

let student = {
  name: 'John',
  age: 30,
  isAdmin: false,
  courses: ['html', 'css', 'js'],
  wife: null
};

let json = JSON.stringify(student);

alert(typeof json); // we've got a string!

alert(json);
/* JSON 编码的对象：
{
  "name": "John",
  "age": 30,
  "isAdmin": false,
  "courses": ["html", "css", "js"],
  "wife": null
}
*/

方法 JSON.stringify(student) 接收对象并将其转换为字符串。

得到的 json 字符串是一个被称为 JSON 编码（JSON-encoded） 或 序列化（serialized） 或 字符串化（stringified） 或 编组化（marshalled） 的对象。我们现在已经准备好通过有线发送它或将其放入普通数据存储。

请注意，JSON 编码的对象与对象字面量有几个重要的区别：

字符串使用双引号。JSON 中没有单引号或反引号。所以 'John' 被转换为 "John"。
对象属性名称也是双引号的。这是强制性的。所以 age:30 被转换成 "age":30。

JSON.stringify 也可以应用于原始（primitive）数据类型。

JSON 支持以下数据类型：

Objects { ... }
Arrays [ ... ]
Primitives：
- strings，
- numbers，
- boolean values true/false，
- null。

例如：

// 数字在 JSON 还是数字
alert( JSON.stringify(1) ) // 1

// 字符串在 JSON 中还是字符串，只是被双引号扩起来
alert( JSON.stringify('test') ) // "test"

alert( JSON.stringify(true) ); // true

alert( JSON.stringify([1, 2, 3]) ); // [1,2,3]

JSON 是语言无关的纯数据规范，因此一些特定于 JavaScript 的对象属性会被 JSON.stringify 跳过。

即：

函数属性（方法）。
Symbol 类型的属性。
存储 undefined 的属性。

let user = {
  sayHi() { // 被忽略
    alert("Hello");
  },
  [Symbol("id")]: 123, // 被忽略
  something: undefined // 被忽略
};

alert( JSON.stringify(user) ); // {}（空对象）

通常这很好。如果这不是我们想要的方式，那么我们很快就会看到如何自定义转换方式。

最棒的是支持嵌套对象转换，并且可以自动对其进行转换。

例如：

let meetup = {
  title: "Conference",
  room: {
    number: 23,
    participants: ["john", "ann"]
  }
};

alert( JSON.stringify(meetup) );
/* 整个解构都被字符串化了
{
  "title":"Conference",
  "room":{"number":23,"participants":["john","ann"]},
}
*/

重要的限制：不得有循环引用。

例如：

let room = {
  number: 23
};

let meetup = {
  title: "Conference",
  participants: ["john", "ann"]
};

meetup.place = room;       // meetup 引用了 room
room.occupiedBy = meetup; // room 引用了 meetup

JSON.stringify(meetup); // Error: Converting circular structure to JSON

在这里，转换失败了，因为循环引用：room.occupiedBy 引用了 meetup，meetup.place 引用了 room：

排除和转换：replacer

JSON.stringify 的完整语法是：

let json = JSON.stringify(value[, replacer, space])

value: 要编码的值。
replacer: 要编码的属性数组或映射函数 function(key, value)。
space: 用于格式化的空格数量

大部分情况，JSON.stringify 仅与第一个参数一起使用。但是，如果我们需要微调替换过程，比如过滤掉循环引用，我们可以使用 JSON.stringify 的第二个参数。

如果我们传递一个属性数组给它，那么只有这些属性会被编码。

例如：

let room = {
  number: 23
};

let meetup = {
  title: "Conference",
  participants: [{name: "John"}, {name: "Alice"}],
  place: room // meetup 引用了 room
};

room.occupiedBy = meetup; // room 引用了 meetup

alert( JSON.stringify(meetup, ['title', 'participants']) );
// {"title":"Conference","participants":[{},{}]}

这里我们可能过于严格了。属性列表应用于了整个对象结构。所以 participants 是空的，因为 name 不在列表中。

让我们包含除了会导致循环引用的 room.occupiedBy 之外的所有属性：

let room = {
  number: 23
};

let meetup = {
  title: "Conference",
  participants: [{name: "John"}, {name: "Alice"}],
  place: room // meetup 引用了 room
};

room.occupiedBy = meetup; // room 引用了 meetup

alert( JSON.stringify(meetup, ['title', 'participants', 'place', 'name', 'number']) );
/*
{
  "title":"Conference",
  "participants":[{"name":"John"},{"name":"Alice"}],
  "place":{"number":23}
}
*/

现在，除 occupiedBy 以外的所有内容都被序列化了。但是属性的列表太长了。

幸运的是，我们可以使用一个函数代替数组作为 replacer。

该函数会为每个 (key,value) 对调用并返回“已替换”的值，该值将替换原有的值。如果值被跳过了，则为 undefined。

在我们的例子中，我们可以为 occupiedBy 以外的所有内容按原样返回 value。为了 occupiedBy，下面的代码返回 undefined：

let room = {
  number: 23
};

let meetup = {
  title: "Conference",
  participants: [{name: "John"}, {name: "Alice"}],
  place: room // meetup 引用了 room
};

room.occupiedBy = meetup; // room 引用了 meetup

alert( JSON.stringify(meetup, function replacer(key, value) {
  alert(`${key}: ${value}`);
  return (key == 'occupiedBy') ? undefined : value;
}));

/* key:value pairs that come to replacer:
:             [object Object]
title:        Conference
participants: [object Object],[object Object]
0:            [object Object]
name:         John
1:            [object Object]
name:         Alice
place:        [object Object]
number:       23
*/

请注意 replacer 函数会获取每个键/值对，包括嵌套对象和数组项。它被递归地应用。replacer 中的 this 的值是包含当前属性的对象。

第一个调用很特别。它是使用特殊的“包装对象”制作的：{"": meetup}。换句话说，第一个 (key, value) 对的键是空的，并且该值是整个目标对象。这就是上面的示例中第一行是 ":[object Object]" 的原因。

这个理念是为了给 replacer 提供尽可能多的功能：如果有必要，它有机会分析并替换/跳过整个对象。

格式化：space

JSON.stringify(value, replacer, spaces) 的第三个参数是用于优化格式的空格数量。

以前，所有字符串化的对象都没有缩进和额外的空格。如果我们想通过网络发送一个对象，那就没什么问题。space 参数专门用于调整出更美观的输出。

这里的 space = 2 告诉 JavaScript 在多行中显示嵌套的对象，对象内部缩进 2 个空格：

let user = {
  name: "John",
  age: 25,
  roles: {
    isAdmin: false,
    isEditor: true
  }
};

alert(JSON.stringify(user, null, 2));
/* 两个空格的缩进：
{
  "name": "John",
  "age": 25,
  "roles": {
    "isAdmin": false,
    "isEditor": true
  }
}
*/

/* 对于 JSON.stringify(user, null, 4) 的结果会有更多缩进：
{
    "name": "John",
    "age": 25,
    "roles": {
        "isAdmin": false,
        "isEditor": true
    }
}
*/

spaces 参数仅用于日志记录和美化输出。

自定义 “toJSON”

像 toString 进行字符串转换，对象也可以提供 toJSON 方法来进行 JSON 转换。如果可用，JSON.stringify 会自动调用它。

例如：

let room = {
  number: 23
};

let meetup = {
  title: "Conference",
  date: new Date(Date.UTC(2017, 0, 1)),
  room
};

alert( JSON.stringify(meetup) );
/*
  {
    "title":"Conference",
    "date":"2017-01-01T00:00:00.000Z",  // (1)
    "room": {"number":23}               // (2)
  }
*/

在这儿我们可以看到 date (1) 变成了一个字符串。这是因为所有日期都有一个内置的 toJSON 方法来返回这种类型的字符串。

现在让我们为对象 room 添加一个自定义的 toJSON：

let room = {
  number: 23,
  toJSON() {
    return this.number;
  }
};

let meetup = {
  title: "Conference",
  room
};

alert( JSON.stringify(room) ); // 23

alert( JSON.stringify(meetup) );
/*
  {
    "title":"Conference",
    "room": 23
  }
*/

正如我们所看到的，toJSON 既可以用于直接调用 JSON.stringify(room) 也可以用于当 room 嵌套在另一个编码对象中时。

JSON.parse

要解码 JSON 字符串，我们需要另一个方法 JSON.parse。

语法：

let value = JSON.parse(str, [reviver]);

str: 要解析的 JSON 字符串。
reviver: 可选的函数 function(key,value)，该函数将为每个 (key, value) 对调用，并可以对值进行转换。

例如：

// 字符串化数组
let numbers = "[0, 1, 2, 3]";

numbers = JSON.parse(numbers);

alert( numbers[1] ); // 1

对于嵌套对象：

let userData = '{ "name": "John", "age": 35, "isAdmin": false, "friends": [0,1,2,3] }';

let user = JSON.parse(userData);

alert( user.friends[1] ); // 1

JSON 可能会非常复杂，对象和数组可以包含其他对象和数组。但是它们必须遵循相同的 JSON 格式。

以下是手写 JSON 时的典型错误（有时我们必须出于调试目的编写它）：

let json = `{
  name: "John",                     // 错误：属性名没有双引号
  "surname": 'Smith',               // 错误：值使用的是单引号（必须使用双引号）
  'isAdmin': false                  // 错误：键使用的是单引号（必须使用双引号）
  "birthday": new Date(2000, 2, 3), // 错误：不允许使用 "new"，只能是裸值
  "friends": [0,1,2,3]              // 这个没问题
}`;

此外，JSON 不支持注释。向 JSON 添加注释无效。

还有另一种名为 JSON5 的格式，它允许未加引号的键，也允许注释等。但这是一个独立的库，不在语言的规范中。

常规的 JSON 格式严格，并不是因为它的开发者很懒，而是为了实现简单，可靠且快速地实现解析算法。

使用 reviver

想象一下，我们从服务器上获得了一个字符串化的 meetup 对象。

它看起来像这样：

// title: (meetup title), date: (meetup date)
let str = '{"title":"Conference","date":"2017-11-30T12:00:00.000Z"}';

……现在我们需要对它进行 反序列（deserialize），把它转换回 JavaScript 对象。

让我们通过调用 JSON.parse 来完成：

let str = '{"title":"Conference","date":"2017-11-30T12:00:00.000Z"}';

let meetup = JSON.parse(str);

alert( meetup.date.getDate() ); // Error!

啊！报错了！

meetup.date 的值是一个字符串，而不是 Date 对象。JSON.parse 怎么知道应该将字符串转换为 Date 呢？

让我们将 reviver 函数传递给 JSON.parse 作为第二个参数，该函数按照“原样”返回所有值，但是 date 会变成 Date：

let str = '{"title":"Conference","date":"2017-11-30T12:00:00.000Z"}';

let meetup = JSON.parse(str, function(key, value) {
  if (key == 'date') return new Date(value);
  return value;
});

alert( meetup.date.getDate() ); // 现在正常运行了！

顺便说一下，这也适用于嵌套对象：

let schedule = `{
  "meetups": [
    {"title":"Conference","date":"2017-11-30T12:00:00.000Z"},
    {"title":"Birthday","date":"2017-04-18T12:00:00.000Z"}
  ]
}`;

schedule = JSON.parse(schedule, function(key, value) {
  if (key == 'date') return new Date(value);
  return value;
});

alert( schedule.meetups[1].date.getDate() ); // 正常运行了！

总结

JSON 是一种数据格式，具有自己的独立标准和大多数编程语言的库。
JSON 支持 object，array，string，number，boolean 和 null。
JavaScript 提供序列化（serialize）成 JSON 的方法 JSON.stringify 和解析 JSON 的方法 JSON.parse。
这两种方法都支持用于智能读/写的转换函数。
如果一个对象具有 toJSON，那么它会被 JSON.stringify 调用。