【FFH】OpenHarmony啃论文成长计划---为什么JSON将逐渐取代XML? 原创 精华

发布于 2022-1-30 23:13
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春节不停更,此文正在参加「星光计划-春节更帖活动」
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大家好! 我是来自深圳技术大学FSR实验室的同学,标题FFH就是FSRlab For Harmony!并且我也正在参加OpenHarmony成长计划从论文到开源提交研究,以后我们也会陆续在这个社区记录学习心得和体会。

引言

引言

​ 相信大家不管是在鸿蒙应用开发,web开发或者小程序开发,都会用JSON或者XML进行数据的传输,大家对这两个技术的使用并不陌生,但是我们往往只是局限在使用上,所以在阐述为什么XML会被JSON取代之前,我想先把这两个东西的起源和由来都给大家简单的科普一遍。

XML

标记型语言

​ 讲XML之前,我们先来了解一下标记型语言,我就用通俗地语言描述一下,比如我现在要写一篇博客告诉你们为什么XML会被JSON取代,那这篇博客里面会有标题,二级标题,代码段,高亮文本等等,这些最终都会显示在网站上。

​ 那么问题来了,浏览器怎么知道我显示地文字是标题还是高亮文本…

​ 于是就有了Markdown这门标记语言,它就是用各种标记符号说明了哪里是标题,哪里是高亮文本。说白了,标记语言就是为了让冗杂的数据结构化,使用标记语言后,能让计算机和人能清晰辨别各类数据,如下例子,用#来标记一级标题,``内可以放高亮文本。比如网页能按照标题,段落,图片呈现,都得归功于标记型语言HTML。

# 标题
`高亮文本`

XML起源

​ 最早在1969年,IBM开发了第一种文档描述语言,用来解决不同系统中文档格式不同的问题,把这种标记语言称为通用标记语言(Generalized Markup Language)GML,后面这门语言也被不断改进

GML(1969)————>SGML(1986 国际标准化组织采纳)————>SGML(2018改进并完善)

​ SGML具有相当高的规范性和可扩展性,但是就是因为规范多,导致开发,学习,维护的成本就很高。
 到了1989年欧洲粒子物理实验室的研究员在SGML的基础上,提出了HTML,一种超文本的标记语言,简单,通用,语法要求宽松(可以嵌套使用)。

​ 然后随着Web得发展,传输过程中负载的数据量越来越大,如果没有结构化数据的话,处理传输的数据消耗会非常非常大,而且非常麻烦,而HTML重点是对于数据的显示,不关心所描述的数据结构,缺乏对文档数据含义的确切描述,不能满足对各类信息的存储,传递和搜索的需求,基于以上需求,又一次在SGML的基础之上,简化出一种规范,1996年,提出了另一种标记型语言命名为XML(可扩展标记语言),就这样,XML出现了。

例子

比如A公司要获取到B公司名字叫Hagon的员工个人信息,这时B公司接受到A公司的请求后,就给A公司传输发送了如下XML格式数据:

<title>员工信息</title>
	<person id="666">
		<name>Hagon</name>
		<age>66<age>
		<sex>男</sex>
		<job>头铁前端工程师</job>
    </person>

因为结构清晰,A公司拿到数据后很方便地进行了处理。

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XML的瓶颈

​ 虽然XML标准本身简单,但与XML相关的标准却种类繁多,W3C制定的相关标准就有二十多个,采用XML制定的重要的电子商务标准就有十多个。

​ 随着AJax(之前叫XMLHTTP,2005年后才叫Ajax)技术的流行,XML的弊端也越来越显现:大家都知道XML实现是基于DOM树实现的,而DOM在各种浏览器中的实现细节不尽相同,所以XML的跨浏览器兼容性并不好,所以急需一种新的数据负载格式集成到HTML页面中以满足Ajax的要求。

​ 这就到了我们要讲的JSON。

JSON

JSON的诞生

​ 前面我们说了随着Ajax的流行,而各种浏览器对DOM的实现细节不尽相同,所以会出现兼容性问题,这对前端开发同学来讲真的是灾难。因为一个功能可能需要用代码去兼容各种不同的浏览器,还要调试,工作量巨大。

​ 但是问题总有办法能解决,那就利用所有主流浏览器中的一种通用组件——JavaScript引擎。这样只要创造一种JavaScript引擎能识别的数据格式就可以啦!

​ 然后就诞生了JavaScript Object Notation (JSON),它是一种轻量级的、基于文本的、独立于语言的数据交换格式,它源于ECMAScript编程语言标准。

实例

也是上一个员工信息的例子,用JSON就可以表示为:

{
    "title":"员工信息",
    "id":666,
    "name":"Hagon",
    "age":"66",
    "sex":"男",
    "job":"头铁前端工程师"
}

第一点可以看到,可以看到没有像XML一样有太多嵌套的标签,都是以类似键值对的形式表示,结构简单。

第二点,在编写XML时,第一行需要定义XML的版本,而JSON不存在版本问题,格式永远不变。

XML与JSON的数据对比

说了那么多纸上的白话,接下来用数据说话。

场景介绍

​ 场景由一系列较小的试验组成,这些试验根据我们的每一项指标来确定JSON和XML在统计上是否不同。采用均值比较消耗时间检验。我们将20000、40000、60000、80000和100000个编码对象发送到服务器,并收集每种情况的指标。表3、4和5显示了从这些试验中获得的指标。

时间消耗

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从这张表格上,不难看出XML处理相同数据的时间消耗大约是JSON的30倍

CPU及内存利用率

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​ 图4和图5分别是JSON和XML的CPU和内存利用率数据显示,从左到右依次是用户CPU利用率的平均百分比,系统CPU利用率的平均百分比内存利用率的平均百分比

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​ Figure3显示了JSON每次试验的平均CPU和内存利用率。图4展示了XML每次试验的平均CPU和内存利用率。Figure5通过在同一个图上绘制Figure3和Figure4(方便对比),说明了JSON的资源利用率和XML的资源利用率之间的差异。上图数据表明,XML使用的用户CPU利用率整体上明显低于JSON。JSON和XML编码的传输在服务器上使用的内存量几乎相同(图中表面XML内存利用率的浅蓝色折线被重叠遮住了)。

总结

​ 在上面的实验数据可以看到,JSON的性能明显强于XML。

​ XML与JSON在web不断发展且传输数据量日益增大的背景下, 在要求算力的时代下,JSON毫无疑问会是更加优秀的一方。并且现在也又很多JSON的解析器,比如Gson,FastJson,Jackson等,这些解析器也在不断助力JSON的发展。

参考文献:

Comparison of JSON and XML data interchange formats: A case study

The application/json Media Type for JavaScript Object Notation (JSON) - 百度学术 (baidu.com)

ops_request_misc=&request_id=&biz_id=102&utm_term=json的由来&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~sobaiduweb~default-2-103397286.first_rank_v2_pc_rank_v29&spm=1018.2226.3001.4187)

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