摆脱 JSON：Web 开发中数据传输的新方法

如果您一直在 web 开发行业进行编码，那么您很可能非常熟悉 json。这是包罗万象的事实上的标准，从未受到挑战。它无处不在，你已经习惯了。您的所有 rest 调用都通过 json 传输数据。您知道该格式的局限性，并且接受它们。

还是必须这么做？

（注意：所有包和代码的链接都在文章的链接部分）

简史

我的背景是 java 和 javascript/typescript 世界，所以我已经学会了如何处理他们自己的怪癖。许多年前，我开始了一个业余爱好 web 项目（typescript/node），它有一个 json 无法很好解决的问题。

我想摆脱 restful 思维模式，在浏览器和服务器之间实现更轻松、基于消息的传输。为此，我真的很想利用 javascript 类型系统来区分消息。你知道，我们会拥有诸如 adddocument、getusers、givemeallyourmoney 等类。并且我不会拥有许多 http 端点，而是只有一个，并且消息将以更特别的方式从浏览器流向服务器并返回。

但是我并没有真正有一个优雅的解决方案来满足我的需求，因为 json 在序列化过程中会破坏所有类型信息。当然，我可以使用一些专用属性来传输类型，但这需要自定义处理，我只是觉得这不是我想要走的路线。我只是想要一个协议，它可以按原样获取我的对象，并以反序列化时完全相同的方式序列化它。它将保留所有类型信息，仅此而已。所以我需要一个替代方案。

有人可能会说 json 有很多替代品，例如 protocol buffers 或 messagepack。但这些替代方案的本质是它们都是二进制协议。即使当我搜索它们的使用信息时，web 开发也完全不存在。而且我个人觉得没有一个能满足我的要求。

因此，我开始了为自己创建更好的 json 的挑战。

cbot（基于字符的对象传输）协议简介

大约五年前，我通过创建协议的第一个版本开始了这段旅程。那时它还没有名字；我只是将其称为 ejs（增强型 json）。

通过逐步改进，我开发了第二次迭代。现在，有了第三次进化，我将其命名为 cbot，我终于觉得它已经足够成熟，可以介绍给其他可能感兴趣的人。

该协议的主要特点是什么？它们为何如此重要？

正如我之前提到的，该项目的最初火花是在序列化过程中保留类型的能力。但我很快意识到我还可以嵌入更多 json 无法嵌入的信息。

json 有一个坏习惯，就是不保证任何东西。您可以输入任何您喜欢的内容，并且通常必须相信您的 name 属性实际上包含一个字符串而不是布尔值数组。或者您在运行时检查所有内容以确保。当然，有库可以检查模型。但我再次问自己，为什么实际的协议实现不能做到这一点，以便我可以相信反序列化的就是我想要的东西？

此外，json 的原生类型非常有限。例如，json 有一个用于集合的数组。但 javascript 已经有了集合和映射。我也可以添加它们吗？那么日期呢？我曾多次在日期格式上遇到困难。也许您有一个带有时区的约会，也可能没有。它甚至打算拥有一个吗？你永远不会知道，因为 json 并没有真正告诉你任何事情。

所以本质上，我想以某种方式纠正这种缺点。

为什么不是二进制协议？

这是个好问题。第一个原因是，已经存在过多的二进制协议。那么为什么还要创建另一个呢？第二个问题是，如果有更好的替代方案，为什么他们没有在几年前接管 json？一定有充分的理由。

我的猜测很简单，使用 javascript 处理二进制数据并不那么容易。使用字符串更容易。而且 json 很容易被人类理解和查看。当然，浏览器有原生 json 支持。

由于 cbot 的目标是在浏览器环境中工作，因此创建字符协议会更清晰。

它看起来像什么？

本文并不是 cbot 的教程，因为这样的教程已经存在。然而，因为您很可能是一名开发人员/工程师，所以您至少需要对正在发生的事情有某种程度的了解。所以我为此目的制定了一个例子。在示例中，我使用 cbot 作为简单的 json 替代品。使用更高级的功能需要使用元模型，这在实际教程中也有讨论。

但无论如何，这是物体：

{
  name: "john smith",
  age: 41,
  address: {
    street: "second avenue",
    postalcode: "1356-a",
    city: "yorkistan"
  },
  isniceguy: true,
  hobbies: [
    "playing cards",
    "shopping",
    "asking odd questions"
  ],
  favouritepoem: {
    title: "digital dreams",
    created: new date("2024-09-16t12:13:00"),
    content: "in the code, we drift and weave,\n"
      + "a dance of data we perceive.\n"
      + "with each keypress, a world unfolds,\n"
      + "infinite stories, yet untold."
  }
}

当该对象转换为 cbot 消息时，它看起来像这样：

112345abb
e
a  name
b  jkjohn smith
a !age
b !id41
a "address
b "e
a #street
b #jksecond avenue
a $postalcode
b $jk1356-a
a %city
b %jkyorkistan
f
a &isniceguy
b &iet
a 'hobbies
b 'c
jkplaying cards
jkshopping
jkasking odd questions
d
a (favouritepoem
b (e
a )title
b )jkdigital dreams
a *created
b *ih2024-09-16t12:13:00.000+03:00
a +content
b +jl
oin the code, we drift and weave,
oa dance of data we perceive.
owith each keypress, a world unfolds,
ninfinite stories, yet untold.
m
f
f

cbot 格式主要是为了机器可读而设计的。它具有可预测且简单的语法，可以被视为一种小型汇编语言。每个命令都由换行符分隔，每行都以一个操作码开头，解释如何构造对象。

因为这种格式是要以编程方式读取的，所以按原样读取并没有任何意义。但是，它可以以反汇编格式可视化，这可以更好地解释内容：

MCSM 12345abb
OBJB (plain)
  DEFN 0 name
  ASGV 0 (name) STRN SSTR John Smith
  DEFN 1 age
  ASGV 1 (age) NATV FLOAT64 41
  DEFN 2 address
  ASGV 2 (address) OBJB (plain)
    DEFN 3 street
    ASGV 3 (street) STRN SSTR Second Avenue
    DEFN 4 postalCode
    ASGV 4 (postalCode) STRN SSTR 1356-A
    DEFN 5 city
    ASGV 5 (city) STRN SSTR Yorkistan
  OBJE
  DEFN 6 isNiceGuy
  ASGV 6 (isNiceGuy) NATV BOOLEAN TRUE
  DEFN 7 hobbies
  ASGV 7 (hobbies) ARRB
    STRN SSTR Playing cards
    STRN SSTR Shopping
    STRN SSTR Asking odd questions
  ARRE
  DEFN 8 favouritePoem
  ASGV 8 (favouritePoem) OBJB (plain)
    DEFN 9 title
    ASGV 9 (title) STRN SSTR Digital Dreams
    DEFN 10 created
    ASGV 10 (created) NATV ZONED_DATETIME 2024-09-16T12:13:00.000+03:00
    DEFN 11 content
    ASGV 11 (content) STRN STBG
      STNL In the code, we drift and weave,
      STNL A dance of data we perceive.
      STNL With each keypress, a world unfolds,
      STPA Infinite stories, yet untold.
    STEN
  OBJE
OBJE

在反汇编中，可以看到一些命令、一些解释和数据。以下是操作码的简要摘要：

• mcsm 是一个模型校验和，用于验证消息是否被双方理解。
• objb / obje 表示对象的开始和结束
• defn / asgv 对意味着首先将索引分配给属性名称，然后 asgv 使用该索引将值分配给对象。因此，如果消息中再次遇到相同的属性名称，则不必重复。
• sstr sstr 表示一个简单的普通字符串
• natv float64 表示 64 位浮点数的本机值
• natv boolean true，你已经猜到了
• arrb / arre - 对表示数组的开头和结尾
• natv zoned_datetime 表示分区日期时间，这是 javascript date
的默认值
• strn、stbg、stnl、stpa 和 sten 是一组定义字符串生成器的指令。由于字符串可能包含换行符并且它们可以无限长，因此使用字符串构建器模式将字符串拆分为更易于管理的部分。

这是 typescript 独有的东西吗？

不，不是。

由于我的背景和用例，实现自然是从 javascript 端开始的。但由于 cbot 与语言无关，因此它也可以扩展到其他语言。事实上，已经有一个有效的 java 实现，基本上支持该协议能够执行的所有操作。

某处有规范吗？

有点。我发现创建一个合适的规范实际上很难做到。我确实尝试使用某种 ebnf 格式来创建一个，但我的第一个问题是这种格式没有单一的规范（讽刺）。只是对它的一堆解释。另外，即使我使用了其中一个版本，我也没有任何方法来实际验证规范的正确性。

因此，我决定创建一个 typescript 文件，其中包含作为类型和类的验证逻辑。我使用该规范文件来验证我的测试。因此，它成为验证规范。该规范文件是其他实现必须用作事实来源的主规范。

该项目目前的状况如何？

正如我现在所写的，我觉得对于大多数用例来说它的功能基本上是完整的。有一些功能需要更多的研究，例如元模型中的枚举、二进制类型支持和不可空属性支持。

然而，我真正需要的是反馈。我知道对于某些人来说，进行 json 替换完全是无稽之谈，而 typescript 闻起来就像放屁。但是那些真正认为 cbot 可以解决用例的人，我想知道它的表现如何，哪些支持被认为是重要的。

本质上，下一步只是获得一些建设性的反馈，以确保协议能够稳定到第一个实际版本。

链接

• 联系方式： sisujs@sisujs.fi
• git： https://gitlab.com/sisujs/sisujs/

存储库

• npm： https://www.npmjs.com/package/@sisujs/meta-cbot
• mvn： https://mvnrepository.com/artifact/fi.sisujs/cbot

文档

• typescript 教程： https://gitlab.com/sisujs/sisujs/-/blob/main/docs/cbot/tutorial_ts.md
• java 教程： https://gitlab.com/sisujs/sisujs/-/blob/main/docs/cbot/tutorial_java.md
• 类型文档： https://gitlab.com/sisujs/sisujs/-/blob/main/js/meta-cbot/typedoc/readme.md
• javadoc： https://www.javadoc.io/doc/fi.sisujs/cbot/latest/index.html

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