json不能存什么类型

JSON不能直接存储哪些数据类型？一文读懂JSON的“禁区”

JSON（JavaScript Object Notation）作为一种轻量级的数据交换格式，因其简洁、易读、跨语言兼容的特性，成为前后端数据传输、配置文件存储、API接口响应等场景的“常客”，它以“键值对”和“数组”为核心结构，能直观表示字符串、数字、布尔值等基础数据，但并非所有编程语言中的数据类型都能被JSON直接支持，本文将详细梳理JSON无法直接存储的数据类型，并分析其背后的原因及替代方案。

JSON的基本支持：先看它能存什么

要理解“不能存什么”，先得明确JSON“能存什么”，根据JSON规范（RFC 8259），JSON原生支持以下数据类型：

• 字符串（String）：用双引号包裹，如"name"、"hello"。
• 数字（Number）：包括整数和小数，如123、-3.14，但不支持科学计数法（如1e3）或特殊值（如NaN、Infinity）。
• 布尔值（Boolean）：只有true和false两个值。
• null：表示“空值”或“无值”，如null。
• 数组（Array）：有序的值集合，用方括号包裹，如[1, "a", true]。
• 对象（Object）：无序的键值对集合，用花括号包裹，如{"key": "value"}。

JSON的“禁区”：不能直接存储的数据类型

尽管JSON覆盖了基础数据场景,但在复杂编程需求中，以下数据类型无法被JSON直接表示，需要通过特殊处理或转换才能存储。

函数（Function）

函数是编程语言中的“一等公民”，但JSON的本质是数据格式，而非代码格式，JSON规范中完全没有“函数”这一类型，直接存储函数会导致语法错误。

• 错误示例：{"sayHello": function() { console.log("Hello"); }}
• 原因：JSON只存储数据（如字符串、数字），而函数是可执行的代码，包含逻辑、作用域等动态特性，无法被序列化为静态数据。
• 替代方案：若需存储函数逻辑，可将其转换为字符串形式（如"function() { console.log('Hello'); }"），并在解析时通过eval()或new Function()动态执行（需注意安全风险）。

undefined（未定义值）

JavaScript中的undefined表示“变量未赋值”，但JSON没有对应的类型，当尝试将undefined存入JSON时，会被自动转换为null。

• 错误示例：{"age": undefined}
• 实际存储：{"age": null}
• 原因：JSON强调“数据完整性”，undefined更多是编程语言中的“状态标记”，而非有效的数据值，因此被排除在外。
• 替代方案：若需表示“缺失值”，可用null或特定标记（如字符串"undefined"）替代。

日期（Date）

JSON没有专门的“日期类型”，直接存储JavaScript的Date对象会导致其被序列化为字符串（如"2023-10-01T12:00:00.000Z"）或对象（如{"__type": "Date", "time": 1696118400000}），而非标准的日期格式。

• 问题：不同语言对日期的解析方式不同，直接存储Date对象可能导致跨语言兼容性问题。
• 替代方案：
  • 使用ISO 8601标准字符串（如"2023-10-01T12:00:00Z"），这是JSON推荐的日期格式，能被大多数语言解析。
  • 使用时间戳（如1696118400000），通过数值表示毫秒数，便于计算和存储。

特殊数字值（NaN、Infinity、-Infinity）

JavaScript中的NaN（非数字）、Infinity（正无穷）、-Infinity（负无穷）属于数字的特殊值，但JSON规范不允许它们存在，当尝试存储这些值时，JSON会抛出错误或将其转换为null。

• 错误示例：{"score": NaN}
• 原因：JSON数字类型要求是“有效的数值”，而NaN和Infinity是JavaScript中的“计算结果标记”，不符合数值的严格定义。
• 替代方案：
  • 用null替代，并在文档中说明特殊含义。
  • 用字符串标记（如"NaN"、"Infinity"），在解析时手动转换。

二进制数据（Binary Data）

JSON原生不支持二进制数据（如图片、音频、PDF文件等），因为其设计初衷是存储文本数据，直接存储二进制数据（如Buffer、ArrayBuffer）会导致序列化失败。

• 问题：二进制数据包含非文本字符（如\x00），无法直接通过JSON的字符串格式表示。
• 替代方案：
  • Base64编码：将二进制数据转换为Base64字符串（如"iVBORw0KGgoAAAANSUhEUg..."），存储后再解码还原。
  • 引用外部资源：存储二进制文件的URL（如{"avatar": "https://example.com/avatar.png"}），通过HTTP请求获取文件。

循环引用（Circular References）

当对象或数组中存在循环引用（如对象A的某个属性指向对象B，对象B的属性又指向对象A），JSON序列化时会陷入无限循环，最终导致栈溢出错误。

• 错误示例：

  const obj = {};
  obj.self = obj; // 循环引用
  JSON.stringify(obj); // 报错：TypeError: Converting circular structure to JSON

• 原因：JSON是树形结构，要求每个节点只能被引用一次，而循环引用破坏了树的“无环”特性。
• 替代方案：
  • 去除循环引用,或手动将循环部分替换为标记（如{"$ref": "#/self"}）。
  • 使用支持循环引用的序列化库（如flatted、cycle.js）。

Symbol（符号类型）

ES6引入的Symbol类型表示“唯一标识符”，每个Symbol值都是独一无二的，但JSON没有对应的类型，直接存储Symbol会导致序列化时被忽略或报错。

• 错误示例：const id = Symbol("id"); JSON.stringify({id}); // 输出：{}
• 原因：Symbol的设计目的是“避免属性名冲突”，属于编程语言的“元数据”，而非普通数据，因此不被JSON支持。
• 替代方案：将Symbol转换为字符串（如String(id)），并标记其类型（如{"id": "Symbol(id)", "$type": "Symbol"}）。

正则表达式（RegExp）

正则表达式是用于模式匹配的特殊对象,JSON无法直接存储其规则（如/\d+/），序列化时，正则表达式会被转换为空对象，丢失所有匹配规则。

• 错误示例：const regex = /\d+/; JSON.stringify({regex}); // 输出：{"regex": {}}
• 原因：正则表达式包含复杂的匹配逻辑（如 flags、模式字符串），JSON无法表示这些动态特性。
• 替代方案：将正则表达式转换为字符串（如regex.toString()），存储为{"pattern": "/\\d+/", "flags": "g"}，解析时再重建对象。

为什么JSON要限制这些类型？

JSON的核心设计目标是“简单、通用、跨语言”，上述限制本质是为了保证数据在不同系统、语言之间的可移植性：

• 数据 vs 代码分离：JSON是数据格式，函数、正则表达式等属于“代码逻辑”，混用会导致数据解析混乱。
• 类型安全：特殊值（如NaN、Infinity）和循环引用可能破坏数据结构，影响后续处理。
• 文本优先：JSON基于文本（UTF-8编码），二进制数据需额外编码才能存储，避免底层兼容性问题。

如何绕过JSON的“禁区”？

虽然JSON无法直接存储复杂类型,但通过以下方法可灵活扩展其能力：

1. 类型转换：将函数、Symbol等转换为字符串，日期转换为ISO字符串，二进制数据转换为Base64。
2. 元数据标记：在JSON中添加$type字段标识特殊类型（如`{"$type": "Date", "value": "2023-10-01T12:00:00