常用的 JSON XML INI CSV 数据格式详解

• ‍♂️ 作者：海码007
• 专栏：C++专栏
• 标题：常用的 XML JSON INI 数据格式详解
• ❣️ 寄语：人生的意义或许可以发挥自己全部的潜力，所以加油吧！
• 最后：文章作者技术和水平有限，如果文中出现错误，希望大家能指正

0 引言

在编程开发的过程中会和各种各样的数据接触，很多时候都需要读取某些格式的数据或者写入。所以了解各种常用数据格式很有必要。

1 JSON

1.1 数据格式

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，以其易于阅读和编写的特性而广泛使用。以下是 JSON 数据格式的一些基本元素和示例：

1. 对象（Object）：

   • 由一组键值对组成，用大括号 {} 包裹。
   • 键（Key）是字符串，值（Value）可以是不同类型（如字符串、数字、布尔值、对象、数组等）。
   • 示例：

     {
       "name": "John Doe",
       "age": 30,
       "isMarried": false
     }
     

2. 数组（Array）：

   • 一系列值的有序集合，用方括号 [] 包裹。
   • 数组中的值可以是任何类型，包括对象、数组、字符串等。
   • 示例：

     [
       "apple",
       "banana",
       "cherry"
     ]
     

3. 字符串（String）：

   • 文本数据，用双引号 "" 包裹。
   • 示例："Hello, World!"

4. 数字（Number）：

   • 整数或浮点数，不用引号包裹。
   • 示例：100, 3.14

5. 布尔值（Boolean）：

   • 表示真 (true) 或假 (false) 的值。
   • 示例：true, false

6. 空值（null）：

   • 表示没有值。
   • 示例：null

7. 嵌套结构：

   • JSON 支持对象和数组的嵌套，可以构建复杂的数据结构。
   • 示例：

     {
       "name": "John Doe",
       "age": 30,
       "address": {
         "street": "123 Main St",
         "city": "Anytown"
       },
       "phoneNumbers": [
         "123-456-7890",
         "987-654-3210"
       ]
     }
     

在 JSON 中，所有字符串必须用双引号。JSON 是数据格式的标准，不包括任何代码执行功能，因此它是一种安全的数据交换格式。由于其简洁和易于解析的特点，JSON 在 Web 开发、配置文件、API 通信等领域非常流行。

1.2 应用场景

JSON（JavaScript Object Notation）作为一种轻量级的数据交换格式，在现代计算领域有着广泛的应用场景，其主要特点是易于人类阅读和编写，同时也易于机器解析和生成。以下是 JSON 数据格式的一些主要应用场景：

1. Web 应用和 API 通信：

   • JSON 是 Web 应用和服务之间进行数据交换的首选格式，特别是在 RESTful API 中。
   • 由于其与 JavaScript 的紧密结合，它在 AJAX（Asynchronous JavaScript and XML）请求中常被用于前后端之间的数据传输。

2. 配置文件：

   • JSON 由于其简洁性，经常用于软件和应用程序的配置文件。
   • 例如，许多 Node.js 项目使用 package.json 文件来存储项目的配置信息、脚本和依赖项。

3. 数据存储：

   • 某些 NoSQL 数据库，如 MongoDB，使用 JSON 或类 JSON 格式（如 BSON）作为其数据存储和查询的格式。
   • JSON 文件也常用于存储和传输结构化数据，尤其是那些不需要复杂查询的场景。

4. 移动应用开发：

   • JSON 在移动应用的开发中广泛用于配置和数据交换。
   • 它被用于 iOS、Android 和跨平台移动应用的服务器通信和数据存储。

5. 服务器端编程：

   • 在服务器端，JSON 用于处理来自客户端的数据，并将处理后的数据发送回客户端。
   • 无论是 Node.js、Python、Ruby 还是其他后端技术，JSON 都是处理 HTTP 请求和响应的常用格式。

6. 前端开发：

   • 在前端开发中，JSON 常用于从服务器获取数据，并动态地显示在网页上。
   • 它也被用于 Web 组件和插件的配置。

7. 数据交换和集成：

   • JSON 作为一种标准化的格式，被用于不同应用程序和系统之间的数据交换。
   • 它是实现第三方服务集成的关键技术，如社交媒体服务、地图服务等。

8. 物联网（IoT）：

   • 在 IoT 领域，JSON 用于设备之间的消息传递和配置文件的格式。
   • 它为各种设备和服务提供了一个轻量级的通信协议。

9. 云服务：

   • 许多云平台和服务提供商（如 AWS、Azure）使用 JSON 格式定义和管理云资源。

10. 日志记录：

    • JSON 格式用于记录应用程序和系统日志，方便日后的分析和处理。

由于其跨平台和语言中立的特性，JSON 成为现代软件开发和互联网技术中不可或缺的组成部分。

2 XML

2.1 数据格式

XML（eXtensible Markup Language）是一种用于标记电子文档的可扩展标记语言，设计用于存储和传输数据。XML 是自描述性的，意味着它不仅携带数据信息，还描述数据的结构。以下是 XML 数据格式的一些基本元素和示例：

1. 标签（Tags）：

   • XML 数据由标签定义，类似于 HTML。开始标签 和结束标签 包裹数据内容。
   • 示例：

     <name>John Doename>
     

2. 属性（Attributes）：

   • 标签可以包含属性，用于提供关于元素的额外信息。
   • 示例：

     <person age="30">John Doeperson>
     

3. 元素（Elements）：

   • 由开始标签、内容和结束标签组成的结构称为元素。
   • 元素可以嵌套，形成树状结构。
   • 示例：

     <person>
       <name>John Doename>
       <age>30age>
     person>
     

4. 声明（Declaration）：

   • XML 文档通常以声明开始，指定 XML 的版本和字符编码。
   • 示例：

5. 注释（Comments）：

   • XML 注释用于添加不会被解析的说明文本。
   • 示例：

6. CDATA（Character Data）：

   • CDATA 节用于包含不应由解析器解析的文本数据。
   • 示例：

7. 处理指令（Processing Instructions）：

   • 提供给应用程序的指令，格式为 。
   • 示例：

8. 命名空间（Namespaces）：

   • 用于避免元素名称冲突。
   • 示例：

     <html:table xmlns:html="http://www.w3.org/TR/html4/">
       <html:tr>
         <html:td>Appleshtml:td>
         <html:td>Bananashtml:td>
       html:tr>
     html:table>
     

XML 是一种非常灵活的格式，可以自定义标签和结构，因此它在数据交换、配置文件、文档处理等许多领域中被广泛应用。

2.2 应用场景

XML（eXtensible Markup Language）是一种灵活且强大的数据描述语言，用于标记和存储数据。它的设计目标是简化数据的共享和传输，特别是在不同的信息系统之间。以下是 XML 数据格式的一些主要应用场景：

1. Web服务和API：

   • XML 是早期 Web 服务（如 SOAP）的主要数据交换格式。
   • 它用于客户端和服务器之间的消息传递，尤其是在需要复杂数据结构时。

2. 配置文件：

   • 许多软件和应用程序使用 XML 文件来存储配置信息。
   • XML 允许创建结构化的配置，易于读取和维护。

3. 文档处理和发布：

   • XML 用于电子书籍、新闻传输、技术文档和其他出版物的创建和管理。
   • 如 ePub 电子书格式就是基于 XML 的。

4. 数据交换：

   • 在企业和组织之间，XML 被用作数据交换的标准格式，特别是在金融、法律、医疗和政府部门。
   • XML 提供了一个平台无关的方法来描述和交换数据。

5. 办公软件：

   • 许多办公软件套件（如 Microsoft Office、OpenOffice）使用 XML 作为文档的存储格式。
   • 例如，Microsoft Office 的 DOCX、XLSX 和 PPTX 文件实际上是 ZIP 压缩的 XML 文件集合。

6. 网络传输：

   • XML 用于互联网上的数据传输，尤其是在需要传输复杂数据结构时。

7. 数据存储：

   • 某些应用程序使用 XML 文件作为轻量级的数据库。
   • 对于小型应用或简单的数据存储需求，XML 提供了一个易于实现的解决方案。

8. 国际化和本地化：

   • XML 由于其对 Unicode 的支持，广泛用于多语言内容的创建和管理。
   • 它允许在一个文档中包含多种语言，方便国际化和本地化。

9. 医疗信息系统：

   • 在医疗信息系统中，XML 用于存储和交换患者数据、临床信息和医学研究数据。

10. 供应链管理：

    • 在供应链管理中，XML 被用于订单处理、库存管理和物流信息的交换。

由于其可扩展性和自描述性，XML 在需要结构化数据存储和精确数据交换的场合非常有用。尽管在某些领域 JSON 等格式开始取代 XML，但在需要高度结构化和复杂数据描述的场景中，XML 仍然是一个重要的选择。

3 INI

3.1 数据格式

INI 文件是一种简单的配置文件格式，通常用于存储程序设置和配置参数。它的结构简单易懂，主要包括以下几个基本组成部分：

1. 节（Sections）：

   • 用于组织配置文件中的不同设置，每个节用方括号 [] 包围。
   • 例如：

     [database]
     

2. 键值对（Key-Value Pairs）：

   • 配置数据存储为键值对，每对数据在一行内，键和值之间通常用等号 = 分隔。
   • 例如：

     username=user123
     password=pass456
     

3. 注释（Comments）：

   • 以分号 ; 或井号 # 开头的行被视为注释，通常用于解释配置项的目的。
   • 例如：

     ; This is a comment
     # Another comment
     

4. 空行：

   • 空行被忽略，可以用于提高配置文件的可读性。

一个完整的 INI 文件示例可能如下所示：

; Database configuration
[database]
username=dbuser
password=dbpass
host=localhost

; Email settings
[email]
server=mail.example.com
port=25
[email protected]
password=emailpass

INI 文件由于其简单和直观的格式，常用于程序和应用的配置。虽然它不像 JSON 或 XML 那样灵活，但它的简洁性使得它在许多场景下仍然是一个有效的配置文件选择。

3.2 应用场景

INI（Initialization）文件格式，虽然简单，却在多种应用场景中发挥着重要作用，尤其是在配置管理领域。以下是 INI 文件格式的一些主要应用场景：

1. 应用程序和软件配置：

   • INI 文件经常用于存储应用程序的配置设置。由于其结构简单，它使得配置选项易于阅读和修改。
   • 对于不需要复杂数据结构的配置（例如，设置、偏好和程序参数），INI 文件提供了一个轻量级的解决方案。

2. 操作系统配置：

   • 在早期的 Windows 操作系统中，INI 文件被广泛用于系统和应用程序的配置。
   • 尽管现代操作系统已经转向更复杂的配置文件格式，但在某些旧系统和应用中，INI 文件仍然在使用。

3. 游戏设置：

   • 许多视频游戏使用 INI 文件来存储用户的游戏设置，如图形选项、控制布局和游戏偏好。
   • 这允许玩家通过编辑 INI 文件来自定义他们的游戏体验。

4. 服务器和网络配置：

   • 一些服务器软件和网络工具使用 INI 文件来配置设置，如数据库连接信息、网络参数等。

5. 桌面软件：

   • 许多桌面应用程序，特别是一些传统的或较小的软件，仍然使用 INI 文件来管理用户设置和偏好。

6. 脚本和自动化：

   • 在一些脚本和自动化任务中，INI 文件被用作简单的数据存储和参数传递工具。
   • 它们可以被脚本语言（如 Python、Bash）容易地读取和修改。

7. 便携式应用程序：

   • 对于便携式应用程序，即那些不需要安装就能运行的程序，INI 文件常用于存储程序设置，因为它们可以直接与可执行文件一起携带。

8. 小型项目和初学者项目：

   • 对于小型项目或教育用途，INI 文件由于其简单性，是引导初学者了解配置文件和程序设置的好选择。

总的来说，INI 文件因其简单、直观和易于编辑的特点，在许多需要基本配置管理的应用场景中仍然非常有用。尽管它们不适用于需要复杂数据结构和高级功能的场合，但对于简单应用和项目来说，它们是一种非常合适的配置文件格式。

4 CSV

4.1 数据格式

CSV（Comma-Separated Values）是一种常用的文本文件格式，用于存储表格数据（例如电子表格或数据库中的数据）。CSV 文件以纯文本形式存储，其中每行数据代表表格中的一行，且每个字段（或单元格）通常由逗号分隔。CSV 文件的基本结构和特点包括：

1. 基本结构：

   • 数据行：每一行代表一个数据记录。
   • 字段分隔符：通常是逗号，但也可以是其他字符，如分号或制表符。
   • 字段：每个记录中的单个数据单元。

2. 可选元素：

   • 标题行：文件的第一行可作为标题行，包含每列数据的名称。
   • 文本限定符：如果字段值包含分隔符或换行符，通常用双引号作为文本限定符。

3. 示例：

   • 不带标题的 CSV 文件：

     John Doe,30,New York
     Jane Smith,25,Los Angeles
     

   • 带标题的 CSV 文件：

     Name,Age,City
     John Doe,30,New York
     Jane Smith,25,Los Angeles
     

4. 注意事项：

   • 如果字段本身包含逗号或换行符，这些字段通常需要用双引号包围。
   • 如果字段本身包含双引号字符，通常需要使用转义方法，如在双引号前加另一个双引号。

4.2 应用场景

CSV 文件因其简单性和跨平台兼容性，在数据导入/导出、数据报表、电子表格处理等多种应用场景中广泛使用。由于大多数电子表格软件和许多编程语言都支持 CSV 格式，它成为了数据交换的一种简单而通用的方法。

5 总结

上面提到的四种文件格式——JSON、XML、INI 和 CSV——都属于文本文件。这意味着这些文件主要由可读的字符组成，可以使用文本编辑器打开和编辑。以下是这些文本文件通常使用的编码类型：

1. JSON：

   • 标准的 JSON 使用 UTF-8 编码。这是因为 JSON 主要用于网络传输，而 UTF-8 编码在 Web 上非常普遍且兼容性良好。
   • UTF-8 支持国际化字符，是目前最广泛使用的 Unicode 编码形式。

2. XML：

   • XML 支持多种字符编码，但 UTF-8 和 UTF-16 是最常用的。
   • XML 文件的编码可以在文件的声明部分指定，例如 。

3. INI：

   • INI 文件通常使用系统默认的字符编码，这在不同的操作系统中可能不同。在 Windows 中，这通常是 ANSI 编码，而在 Linux 和 macOS 中通常是 UTF-8。
   • 由于 INI 文件通常用于本地应用配置，所以它们的编码可能会根据应用程序和操作系统的需要而变化。

4. CSV：

   • CSV 文件通常使用 UTF-8 编码，特别是在需要国际化支持时。
   • 但在某些情况下，尤其是在与特定软件（如某些版本的 Microsoft Excel）配合使用时，可能会使用其他编码，如 ANSI 或特定于语言的编码。

在处理这些文本文件时，正确的字符编码非常重要，尤其是在文件包含非英语字符时。不匹配的字符编码可能导致字符显示错误或乱码。通常，UTF-8 编码由于其广泛的兼容性和对国际字符的支持而成为首选。